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并联型有源电力滤波器的研究与设计

作　者: 伍海军
导　师: 申群太
学　校: 中南大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 谐波补偿 有源电力滤波器 电流检测 模糊自整定PI控制 滞环电流控制
分类号: TN713.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 270次
引　用: 2次
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内容摘要


随着电力电子装置的广泛使用,电网谐波污染越来越严重,而用户对电能质量的要求越来越高,因此,谐波治理已经成为电力领域主要研究和急需解决的问题。有源电力滤波器(APF)以其优越的补偿性能,在综合治理“电网污染”方面是最有效和最具有发展前景的,而其中并联型有源电力滤波器(APF)应用最广泛。论文首先详细介绍了有源电力滤波器的基本原理、研究现状及其发展趋势,并介绍了有源电力滤波器的分类,重点分析了三相三线制并联型APF的主电路拓扑结构及其数学模型的建立。然后详细分析了基于瞬时无功功率理论的p-q运算检测方法与改进的ip-iq运算检测方法的两种谐波检测方法并进行了对比研究,对低通滤波器的设计和系统延时补偿进行了研究,通过对改进的ip-iq。运算检测方法的仿真研究,验证了该方法在不同情况下对谐波电流检测的可行性和正确性。针对谐波补偿中模糊自整定的递推积分PI控制和滞环电流控制各自的优缺点,提出了模糊自整定的递推积分PI控制和滞环电流控制的复合控制方法,其中滞环电流控制用来提高系统的动态响应速度,而模糊自整定的递推积分PI控制则是用来保证系统的静态精度。并且为了保证有源电力滤波器直流侧电压的稳定,本文采用PI控制器来控制直流侧的电压,并通过matlab仿真研究,验证了复合控制算法既具有动态响应速度快又具有无稳态误差的特点,实现了无差控制。最后设计了基于TMS320F2812数字信号处理器的有源电力滤波器控制系统,并对其硬件和软件设计进行了详细论述。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 课题研究的背景概述  8-9
  1.2 谐波的危害和治理意义  9-10
  1.3 谐波治理的措施  10-11
  1.4 有源滤波技术的研究现状和发展趋势  11-12
  1.5 本文的主要研究内容  12-14
第二章 有源电力滤波器的基本原理及拓扑结构研究  14-27
  2.1 有源电力滤波器的基本原理  14-15
  2.2 有源电力滤波器的分类  15-22
    2.2.1 按应用场合的不同分类  16
    2.2.2 按变流器直流侧储能元件的不同分类  16-17
    2.2.3 按供电方式的不同分类  17-18
    2.2.4 按与电网的接入方式的不同分类  18-22
  2.3 并联型有源电力滤波器的主电路结构的研究  22-26
    2.3.1 并联型有源电力滤波器主电路的数学模型  22-23
    2.3.2 LCL滤波器的特性分析  23-25
    2.3.3 LCL滤波器的设计  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第三章 有源电力滤波器的谐波电流检测方法研究  27-42
  3.1 谐波电流检测方法的研究现状  27-28
  3.2 采用瞬时无功功率理论的谐波电流检测方法  28-35
    3.2.1 三相瞬时无功功率的基本理论  28-31
    3.2.2 p-q运算检测方式  31-32
    3.2.3 改进的i_p-i_q运算检测方式  32-34
    3.2.3 p-q运算检测方法与改进的i_p-i_q运算检测方法的比较  34-35
  3.3 低通滤波器(LPF)的设计  35-37
  3.4 延迟时间的分析  37-38
  3.5 仿真结果分析  38-41
  3.6 本章小结  41-42
第四章 有源电力滤波器的控制策略研究及仿真分析  42-65
  4.1 有源电力滤波器(APF)控制的研究现状概述  42-45
    4.1.1 并联型APF控制方式的比较  43-44
    4.1.2 有源电力滤波器的补偿电流跟踪控制方法  44-45
  4.2 并联型APF的复合型电流跟踪控制算法研究  45-55
    4.2.1 递推积分PI控制算法  46-47
    4.2.2 递推积分PI控制算法的稳态无差特性分析  47-48
    4.2.3 模糊自整定的递推积分PI控制算法  48-49
    4.2.4 模糊自整定的递推积分PI控制器的设计  49-53
    4.2.5 滞环电流控制  53
    4.2.6 复合控制  53-55
  4.3 主电路直流侧电压的控制  55-57
  4.4 仿真结果分析  57-64
  4.5 本章小结  64-65
第五章 基于DSP的有源电力滤波器控制系统的设计  65-73
  5.1 控制系统的硬件设计  65-69
    5.1.1 双电源供电的设计  66
    5.1.2 电流检测电路设计  66-67
    5.1.3 a相电压过零检测电路  67
    5.1.4 光电隔离电路设计  67-68
    5.1.5 直流侧电压检测电路的设计  68-69
  5.2 控制系统的软件设计  69-72
    5.2.1 主程序  69-70
    5.2.2 中断服务程序  70-72
  5.3 本章小结  72-73
第六章 总结与展望  73-75
参考文献  75-80
致谢  80-81
攻读硕士学位期间发表的论文  81

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 滤波技术、滤波器 > 有源滤波器
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