基于空间矢量PWM控制并联有源电力滤波器的研究

论文摘要

由于现代电力电子技术的快速发展,电力系统中的谐波危害也日益严重,为了抑制谐波,从而有了有源电力滤波器即简称APF的产生。它可以对频率和幅度均变化的谐波进行实时跟踪补偿,受目前国内外广泛关注。电力系统中用于抑制谐波的有源电力滤波器已经成为电力电子技术中的一个重大研究内容。本文首先综述了有源电力滤波器的国内外研究现状和分类,详细阐述了并联APF的工作原理,参考对比现有谐波检测方法、控制技术确定了基于瞬时无功功率理论的改进ip-iq检测法和空间矢量PWM控制法作为本文的算法。其次,利用Matlab/Simulink提供的电力系统仿真工具箱分别对并联APF的检测算法和控制算法进行了建模和仿真研究,来验证算法的正确性。在仿真的基础上完成了以TMS320F2812为控制核心的并联APF装置的硬件及软件设计,并对系统的软硬件各部分的结构和功能分别作了详细的阐述。最后,进行谐波电流检测部分的实验研究。Matlab仿真结果表明,在三相对称及不对称负载和电流有突变的情况下所选择的的空间矢量PWM简称SVPWM,该控制法对谐波电流都有较好的动态跟踪补偿特性。实验结果证明所设计的基于DSP的改进ip-iq谐波电流检测系统的硬件和软件合理有效性,它可以实现对电网电流中谐波电流实时准确的检测,并且在系统运行初期即能有效地检测出谐波,为有源电力滤波器的实际工程应用提供了理论依据和实验依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源、研究目的及意义
• 1.2 国内外有源电力滤波器的研究现状
• 1.2.1 国外有源电力滤波器的发展现状和前景
• 1.2.2 国内有源电力滤波的发展现状和前景
• 1.2.3 APF 的谐波电流检测算法的现状
• 1.2.4 APF 的补偿电流控制算法的现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 并联有源电力滤波器的理论
• 2.1 谐波相关知识
• 2.2 并联有源电力滤波器的原理
• 2.3 有源电力滤波器的分类
• 2.3.1 根据主电路结构
• 2.3.2 根据接入电网方式
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于瞬时无功功率理论的改进ip-iq谐波检测法的研究
• 3.1 瞬时无功功率理论的改进的ip-iq 检测法
• 3.1.1 三相电路瞬时无功功率理论基础
• 3.1.2 基于瞬时无功功率理论的改进ip-iq 谐波检测法
• 3.2 基于瞬时无功功率理论的改进ip-iq 检测法仿真模块的建立
• 3.2.1 系统信号源模块的建立
• 3.2.2 改进ip-iq 谐波检测法模块的建立
• 3.3 仿真结果分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 有源电力滤波器的空间矢量PWM 控制算法的研究
• 4.1 空间矢量PWM 控制算法的原理
• 4.1.1 该控制法控制APF 的简述
• 4.1.2 APF 电压控制算法的原理
• 4.1.3 SVPWM 控制APF 的算法原理
• 4.2 空间矢量PWM 控制的仿真建模
• 4.2.1 参考电压信号的电路生成
• 4.2.2 空间矢量PWM 控制APF 系统的仿真建模
• 4.3 整个APF 系统仿真建模和分析
• 4.3.1 三相对称负载情况下的仿真分析
• 4.3.2 三相不对称负载情况下的仿真分析
• 4.3.3 三相负载突变情况下的仿真分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 并联型APF 的设计和实验研究
• 5.1 系统硬件总体框图
• 5.2 APF 主电路的设计
• 5.2.1 选择APF 的主电路器件
• 5.2.2 确定交流侧电感的合适大小值
• 5.2.3 确定直流侧电容参数合适大小值
• 5.3 设计控制电路的硬件部分
• 5.3.1 设计数字控制电路部分
• 5.3.2 设计信号采集电路部分
• 5.4 PWM 隔离电路和IPM 接口电路
• 5.4.1 PWM 隔离驱动电路
• 5.4.2 IPM 接口电路
• 5.5 软件设计
• 5.6 实验研究
• 5.6.1 实验构件和组成
• 5.6.2 实验结果和研究分析
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢