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1、贵州工业大学硕士学位论文基于DSP的三相电力有源滤波器APF的研究姓名：韩松申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：邱国跃2003.6.2撼要， 、有源滤波嚣A P F ( A c t i v eP o w e rF i l t e r ) 怒治理电力攥统谐液、改善电能质量的宵效手蕊。 撵为静F A C T S 没鍪，黧在币同豹拓扑结构，不同工作方式下，可班选碧4 控制淑蕊闪变、滗 珐、 蓦渡簿多静获锚鏊嚣，寝精蘩荣簿常广泛。瞥对避去茬裁嚣串5 霸妫系熨徽箍莲纂遮蚕剖实时要求，而模拟器件的可靠一陛又雉以保障的缺点，随慧D S P ( D i g i t a lS i g n a l
2、P r o c e s s o r ) 芯片的 慢逮发袋、缝魏鼗翁捷骞，慕震D S P 数字戴控魁毖耱臻鸯实瑷宙滚羹波嚣等F A C T S 莰鍪的一个趋势。宪可蕊满是有源滤波嚣的谱液检溅斡实对性、礁碗牲祭；饔求，祷健整个系统，降低娥 本和提高可靠性。n零变魏疼吝主要蕊捶辍下蘧个方瓣；建立雠频下并联电压型三相有源滤波器程A B C 和两檑坐标系下静P W M 模型，弗基予向避 燃对它熬功率滚动擞了分辑；在奄浚媾变羹习；薅稼静簿撼F ，鼙毫簿惫痿黪歪豫餐与坐标变揍熬箍煞耋之辩穗建差毋辫 梭测结聚的影响进行了探讨和分析，借助仿真，提出了对于国窳规定的电阏电压( 2 不平攮 整) 魏不平鬻渡动，基予
3、瓣嚣无璃黪率彝瓣捡测及 偿港波荤拜笼功鬯激抟方式楚西野魏；对梭溺筇节中低暹滤波嚣L P F 遂抒了优纯分轿，深 探讨了滤渡器瓣除数、截至频率、装 样时间等对系统性能的影响，提出了个通常情况下熬体表现戢优的L P F ； i 霹蒸予D S P 髓A 羚试验装置麓靛琵弗蜜魏教了懿参癸辑耧磷赛。?关赣谜：数字蔼号蹙壤、蠢源滤波嚣糕矮渗淫器。簿菠餐蕤瓣鼯无气A B S 蕈R A C 訾A c t b , e 孙戳f 鞲 姆 矗轳砖派e f f e c t i v e t o c o m p e n s a t e h a r m o n i c sa n d i m D x v e p o w e r
4、 q a a l 辩# A s 8莨i 繇o f f a c i l i t yo fF A C T S 释t e x i b l eA CT r a n s m i s s i o nS y s t e m ) ，魏w i l lb ea p p l i e dw i d e l yi nt h ef u t u r eb e c a u s et h a t c o u l db ea b l et oc e n t r e lo r i m i tv o l t a g el l n c t u a t i o n v o l t a g ef l i c k e r , r e a c
5、 t i v ep o w e r ,h a r m o n i c a n de t cb yd i 淞r e n tt o p o l o g ys t r l i c t u r ea n dw o r k i n gm o d e 。C o m p a r e dw i t hr e q u i r e m e n to fr e a lt i m eb e i n gh a r d l ys a t i s f i e db yM C S - 5la n dM C S - 9 6a n dr e l i a b i l i t yb e i n gs c a r c e l yg u
6、 a r a n t e e db ya n a l o gd e v i e e Ni tw i i b eat r e n dt h a tt h ei m p | e m e n to fA P Fa n do t h e rF A e T Sf a e - i l i f i e su s et h em e t h c 避o fD S Pd i g i t a lc o n t r o la l o n gw l t b h # r a p i dd e v e l o p m e n ta n di m # r o v e m e n t 艚P P 裂P r o p o r t i
7、 o n o fP e r f o r m a n c eI nP r i c e ) o fD S P ( D J g i t a lS i g n a lP r o c e s s o r ) + I tc a nm e e tt h er e q u i r e m e n to ft h ea b i l i t i e sr e a lt i m ea n da c c u r a c ya i m i n ga tl 硪r m o n i cd e t e c t i o r o f A P F , s i m p l i f i e ss y s t e m ，r e d u c
8、 e sc o s t a n di m p m v er e l i a b i l i 攀T h i sp a p e rm a i n I yi n c | u d e 南t i tf a c e t ：T h e p w 鬻m o d e l s o f as h * o t t h r e e - p h a s ea c t i v e p 蝴涨f i t e r 馘eb u i l t 诹A B C ，帮a n d 由s y s t e mo f c o o r d i n a t a s , 拽n dp o w e rf l o w 瓤地oi l l v e r t e ri
9、sa n a l y z e db a s e do nv e c t o r s f i k 娜r e ； U 嬲e ru n b a l a n c e dn o n - l i n e a rl o a dc o r * d i t i o u s , l h ee f f e c t so fp h a s ed i f f e f e n c e # t od e t e 蛙i o nw o u l db ed i s c u s s e d ，l n o r e o v s i m u l a t i o nr e s u l t sa r ep r e s e n t e dt
10、os h o wt h a t h ed e t e c l i o nm e t h o do fh a r m o n i ca n dr e a c t i v ep o w e rb a s e do n n s t a n t a n e o a sr e a c t i v ep o w e rt h e o r yc a nh ea c c e p t e du n d e rt h ec o n d i t i o n st h 采t h et t t l h a t a n e e dt o t e r a n c eo f b u sb a rv o l t a 胬e 抟b
11、 e o w2 ：T h e n f l u e n c et os y s t e ma b f l i t i e so ft h ef i l t e ro 一鼹e 捌o f ff r e q u e n c y 女证s a m N et i m ea r ea n a l y z e d d e e p l y ；m e a n w h i | e 。t h e 零擎i n t h e d e t e c t i o n 魄a n a l y z e d a m l o p t i m i z e d ；。r i m p l e m e n to f A P Ft e s t e rb
12、 a s e d0 1 1 ) S pc o n t r o l l e ra mi n t r o d u c e da n dd e s i g n e d K e y w o r d s ：D i g i t a lS i g n a lP r o c e s s o gA c t i v eP o w e rF i l t e r , L o wP a s sF i l t e r , H a r m o n i cD e t e c t i 0 1 l n s t a r l e o a sR e a c t i v eP o w e t塞堂三些叁堂塑耋堡垒圭箜三童丝垒第一章绪论随着
13、微l HJ 、计算机、电力电子技术的迅猛发展，人量新型高效电力咆f 没备得剑J 7J _ 泛的府tJ ，这些推线性负载大量增加，加上炼钢电弧炉、电焊机、变压器等1 f ： 线性负荷，在I H 嘲r c 生人量的“渚波污染”；另方面，由于计算机、精密加h 自动控制等设备要求在电能质量良好的条件F 运行：与此同时，保证电网安全、稳定运行，为川t 户提供高质鼙的电能的要求也越来越高。圜此，对电网污染源的治理势在必行。采州先进电力电子技术的电力有源滤波器( A c t i v e P o w e rF i l t e r ，A P F ) 能够克服传统无源滤波器的种种缺点( 对系统阻抗的依赖性、滤波电
14、容老化等) ，被认为是解决电力系统中具有暂态和冲击特性的无功、谐波及三相不平衡等问题最具有前途的方法之一，是j j 前电力电_ f 技术研究的一个热点。快速、实时、简单、准确地实现谐波的检测，足实现有源滤波的基础，自从HA k a g i 【I 】等提出瞬时无功功率理论以来，基 ：瞬州厄功功牢理论地谐波检测方法，在有源滤波器中得到了J 泛的应目【2 、3 】。传统的实观山式是利川模拟器件来完成。住采刖模拟器件来实现时需要许多的模拟乘法器、 加法器以及个锁相环电路，困而计算误著比较大，且检测元件易受温度、器件参数的影响，调试雨5 实现起来比较困难。如果用它来实现有源滤波的P W M 、S P W
15、 M 、S V P W M等调制方式，还需要大量的逻辑电路，实现比较复杂，数字式的控制则可克服以】二缺点，目具| _ 【j 系统功能扩充方便的优点。随着D S P ( D i g i t a lS i g n a lP r o c e s s o r ) 芯片的快速发展、性价比的提高，采用D S P 数 字化控制是实现彳源滤波器的一个趋势，它可以满足有源滤波器的谐波检测的实时性、准确性的耍求，简化整个系统。降低成本和提高可靠性。本章首先对谐波和无功功率的危害和治理进行了回顾，简要介绍了谐波及无功补偿装置的发展现状，同时，详细介绍了引入D S P 技术的原因和其发展现状。从而阐述了研究基_ D
16、S P 的电力有源滤波器的重要意义。其次总结了有源滤波器的拓扑，简要分析r 各自特性。最后介绍了本文的研究内容和主要成果。1 1 无功功率的影响及谐波的危害众所周知，谐波和无功的存在对于电网和电气设备产生严重的影响和危害。【4 7 】l l 1 无功功率的影响在l 业和生活的j ； j 电负载中，阻感性负载占了很大比例，如：异步电动机、变压器、电抗器、电力系统架空线等。阻感性负载必须吸收无功功率才能正常1 ：作。电力电子装置本身也会产生大量的无功功率，如：变频调速装置、电流型感应加热电源、大功率整流电源等。可以说，随着电力电子装置的广泛应用，无功功率的有害影响日盏突出。( 1 1 使供电设备容量增大。无功功率的增加，导致电流增大和供电设祷的视在功率增人。同时，电力刚户的起动及控制设备、测量仪表的尺寸和规格也要增夫。蠢翌墨慧叁茎翼耋耋堡羹塞；一：。篷三童：吲l 羹垒 ( 2 ) i 殳备及线路损耗增加。无功功率的增加、使总电流增人
