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三相四线制并联型有源滤波器物理模拟装置的研制

作　者: 刘威葳
导　师: 丁洪发
学　校: 华中科技大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 并联型有源滤波器谐波动态补偿瞬时无功功率原理 ip-iq法实时数字仿真系统物理模拟装置
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 202次
引　用: 6次
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内容摘要

电力电子技术的快速发展和广泛应用,使得电网的谐波污染问题日益严重。基于电力电子开关器件的并联型有源滤波器(Active Power Filter, APF)是实现谐波动态补偿的有效手段之一。通过合适的控制,APF还可以实现无功功率、电压闪变和不对称分量补偿等功能,并具有补偿效果不受电网阻抗、频率等参数变化影响的优点。本文首先对当前电力系统中谐波的产生、危害及治理措施进行了介绍,综述了APF的发展和研究现状,重点论述了并联型APF的相关理论,包括APF的基本原理、主电路拓扑结构、基于瞬时无功功率原理的ip-iq谐波电流检测法,以及补偿电流的跟踪控制策略。在此基础上,以IPM模块PM200DSA120为开关元件、工业控制机+双DSP为控制系统核心,基于福建省电力试验研究院的实时数字仿真系统(Real Time Digital Simulator, RTDS)设备,研制了一种与RTDS互联、自带谐波污染源的APF物理模拟装置。本文主要研究工作包括:第一,提出了主电路参数、装置硬件和控制系统硬件的设计和实现方案,设计了以工业控制机为上位机,以DPS2812Mv2控制板和VC33PS采集板为下位机的控制系统;通过开关切换,本装置可以方便地运行于单相或三相四线模式;构建了以三相整流器带阻感负载的模拟谐波源;以MATLAB6.5为平台建立了并联型APF的数字仿真模型,并进行仿真分析。第二,基于软件Protel99SE,设计了APF控制系统及其周边电路的硬件电路板。第三,开发了装置下位机控制系统软件和上位机监视系统软件:以CCS2000软件为平台编写了DPS2812Mv2为核心的下位机控制程序,以VC6.0软件为平台编写了上位机界面监控程序;实现了实时修改装置运行PI参数,实时监控装置运行状态和信号录波等功能。第四,对APF模拟装置进行了谐波和无功补偿、负载突变响应及与RTDS互联等实验,验证了一些重要结论。本文工作为更深入研究APF及其控制系统的动态特性提供了良好的实验平台,为实际APF装置的工程设计、设备选购和实现奠定理论和实验基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-20
  1.1 引言  9
  1.2 电力系统谐波电流的产生及危害  9-11
  1.3 电力系统谐波的治理措施  11-13
  1.4 有源电力滤波器研究现状  13-18
  1.5 本文所做工作及内容安排  18-20
2 并联型APF的工作原理和关键技术  20-34
  2.1 引言  20
  2.2 并联型APF的基本原理及主电路结构  20-24
  2.3 谐波电流的快速检测方法  24-29
  2.4 补偿电流的控制策略  29-33
  2.5 小结  33-34
3 APF模拟装置硬件电路的设计与实现  34-53
  3.1 引言  34
  3.2 装置的运行参数  34-35
  3.3 主电路设计方案  35-45
  3.4 控制系统的硬件设计与实现  45-52
  3.5 小结  52-53
4 APF模拟装置控制系统软件的设计与实现  53-61
  4.1 引言  53
  4.2 下位机系统软件设计  53-55
  4.3 上位机系统软件设计  55-60
  4.4 小结  60-61
5 APF模拟装置的数字仿真与实验结果  61-78
  5.1 引言  61
  5.2 数字仿真  61-66
  5.3 动模实验  66-74
  5.4 APF与RTDS互联实验  74-76
  5.5 小结  76-78
6 全文总结  78-80
  6.1 工作总结  78
  6.2 未来工作展望  78-80
致谢  80-81
参考文献  81-85
附录1：APF物理模拟装置外观图  85-86
附录2：程序流程图中的关键变量定义  86-87

三相四线制并联型有源滤波器物理模拟装置的研制

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