《电力谐波有源滤波器控制算法优化及其实现方法的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力谐波有源滤波器控制算法优化及其实现方法的研究（75页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中山大学硕士学位论文电力谐波有源滤波器控制算法优化及其实现方法的研究姓名：梁国鹏申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：陈学泮2003.5.15电力谐波有源滤波器控制算法优化及其实现方法的研究专业：检测技术与自动化装置硕士生：梁国鹏指导教师：陈学泮教授摘要此论文对电力谐波有源滤波器( A c t i v eP o w e rF i l t e r ，A P F ) 的检测理论、优化的P W M 电流跟踪算法、控制技术等进行了理论研究和仿真分析，并以此为基础，介绍了一套并联型电力谐波有源滤波器试验系统的硬件和软件实现方法。首先，笔者对电力谐波有源滤波器的基本原理、拓扑和谐波检测理论
2、做了分析和研究，并通过仿真验证和优化了基于瞬时无功理论的谐波电流检测方法。在变流器补偿电流的跟踪控制技术上，作者提出了一种电源电压修正的优化三角波比较P W M 方式，此P W M 方式有效地补偿了电源电压周期变化对跟踪性能的影响，提高了电流跟踪的精度。然后本文详细分析了A P F 变流器直流端电容电压的控制技术和电压建立过程，并介绍了复合控制方法对系统特性的改善。笔者还用S i m u l i n k 对A P F 系统的基本滤波性能和直流电压的建立过程进行了仿真验证。研制的电力有源滤波器试验系统基于T I2 4 0 7D S P ，利用D S P 强大的数据处理能力，在同一套硬软件上整合无
3、源滤波的投切控制算法。硬件上，尤其介绍了前向通道的设计，以及变流器的门极控制电路、保护电路等技术。软件上，前向通道采用优化的软件同步倍频采样技术，并对谐波电流检测算法和电流跟踪控制的P W M 算法进行了优化。同时，该试验系统为保证自身安全运行，而设计了基本的保护和报警功能。文章最后，对系统的调试方法和实验结果作了介绍，并指出有待改进和继续探讨的问题。 关航幽b P “时而，P 赢s i m u ) ( 1 i 品O p t i m i z e dC o n t r o lA l g o r i t h m sa n di t sI m p l e m e n t a t i o nT e c
4、 h n i q u e s0 UA c t i v eP o w e rF i l t e rM a j o rN 0 t l r n eS u p e r v i s o rD e t e c t i o nT e c h n o l o g ya n dA u t o m a t i o nD e v i c eG o l d yL i a n gP r o f X u e p a nC h e nA b s t r a c tT h ep a p e rm a k e sr e s e a r c hi na c t i v ep o w e rf i l t e r ( A P F
5、) t e c h n i q u e so ni t sh a r m o n i cc u r r e n td e t e c t i n gm e t h o d s ，i m p r o v e dP W Mc u r r e n tt r a c k i n ga n dc l o s e dl o o pc o n t r o la l g o r i t h m s A n dt h e nk e y so f t h eh a r d w a r ea n ds o t t w a r ei m p l e m e n t a t i o no f a ne x p e r
6、i m e n t a ls h u n tA P Fa r ep r e s e n t e d F i r s t ，t h ep a p e ra n a l y z e st h ew o r k i n gp r i n c i p l e ，t o p o l o g ya n dh a r m o n i cc u r r e n td e t e c t i n gt h e o r yo fA P F , a n dt h e n ，t h r o u g ht h ep r o c e s so fs i m u l a t i o n ，v e r i f i e sa
7、n do p t i m i z e st h eh a r m o n i cd e t e c t i n gt e c h n i q u e sb a s e do ni n s t a n t a n e o u sr e a c t i v ep o w e rt h e o r y An e wt r i a n g l e c o m p a r e dv o l t a g ec o m p e n s a t e dP W Mt e c h n i q u ei sp r e s e n t e d I ti sp r o v e dt oi m p r o v et h
8、ea c c u r a c yo fC U l T e r l tt r a c k i n gv i as i m u l a t i o nb e c a u s ei tc a ne f f i c i e n t l yc o m p e n s a t et h ei n f l u e n c eo ft h ew i r ev o l t a g e sp e r i o d i cv a r i a t i o no nt h ep e r f o r m a n c eo f c u r r e n tt r a c k i n gc a p a b i l i t y T
9、 h ep a p e rt h e ni n t r o d u c e st h ev o l t a g ec o n t r o lt e c h n o l o g yo ft h eI G B Ti n v e r t e ra tD Cs i d e ，a n da l s ot h em e t h o dt oe s t a b l i s ht h eD Cv o l t a g ea ts t a r t - u p A l s o ，a nA P Fs y s t e ms i m u l a t i o nm o d e lu s i n gS I M U L I N
10、 Ki sp r e s e n t e d ，b yw h i c ht h eb a s i cf i l t e r i n gc h a r a c t e r i s t i ca n dt h ee s t a b l i s hp r o c e s so fD Cv o l t a g ei sv e r i f i e d A ne x p e r e m e n t a ls y s t e mo fA P Fi sa l s oi n t r o d u c e d T h eh a r d w a r ei sb a s e do nT I2 4 0 7D S Pa n
11、 di tc o m b i n e st h ec o n t r o la l g o r i t h m so fa c t i v ep o w e rf i l t e r sa n dp a s s i v ep o w e rf i l t e r s ，t a k i n ga d v a n t a g e sf r o mt h ep o w e ro fD S P sc o m p u t i n gc a p a b i l i t y A n a l o gc h a n n e ld e s i g n ，g a t e c o n t r o lt e c h n
12、 i q u e so ft h eI G B Ti n v e r t e ra n dt h ef a u l tp r o t e c t i o nt e c h n i q u e sa r em a i n l yi n t r o d u c e do nt h eh a r d w a r ed e s i g n O ns o f t w a r et e c h n i q u e s ，i m p r o v e ds o f t w a r es y n c h r o n i z e ds a m p l i n gm e t h o di su t i l i z
13、e d ，a n dt h eh a r m o n i cc u r r e n td e t e c t i n ga n dP W Mc u r r e n tt r a c k i n ga l g o r i t h m sa r eo p t i m i z e do ni t sr e a l i z a t i o n T h es y s t e ms o f t w a r eh a sa l s ob a s i cp r o t e c t i o na n da l a r mf u n c t i o n sf o rt h es a f e t yo p e r
14、a t i o no f t h es y s t e ma n dt h ee l e c t r i c a lw i r e A tl a s t ，t h ep a p e ri n t r o d u c e st h et e s t i n gm e t h o da n ds o m ee x p e r i m e n t a lr e s u l t sa sw e l l T h ep r o b l e m sn e e d e dt ob er e s o l v e di nt h ef u t u r ea n ds o m ei d e a st oi m p
15、r o v et h et e c h n i q u e sa r ep r e s e n t e d K e yW o r d s ：A c t i v ep o w e rf i l t e r ( A P F ) ，i n s t a n t a n e o u sr e a c t i v ep o w e r ，P W M ，S i m u l i n k ，D S P第1 章背景和研究内容第1 章背景和研究内容1 1 电力谐波现状及课题研究的意义随着科学技术与现代化建设的发展，现代社会从工业生产到同常生活都越来越离不丌电力供应，对供电质量也提出了更高的要求，特别是越来越多的精密
16、电气设备对电力谐波很敏感，如电子计算机，通信设备和网络连接器等。作为供电质量的衡量指标，除了电压和频率的稳定以及无功损耗的大小以外，电流的谐波总量也是电力系统供电质量的一个重要指标。国际上公认，谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍，我国电力系统的额定基波频率为5 0 H z ，也即是电力线上的电压电流波形在理想情况下应是5 0 H z 的正弦波。丽电力谐波的产生主要是出于非线性负载设备引起的，当发电机产生的标准J 下弦电压施加到非线性负载上时，就会产生非J 下弦电流，即产生电流谐波，非正弦电流流向电力系统，就会在系统阻抗上产生谐波电压，该谐波电压与发电机产生的正弦波电压叠加，并且通过电力网向外传输，将会对所有接入系统的用户造成危害，形成所谓的“电力公害”。在现代电力系统中，由于大功率半导体换流设备和电子调压装置的广泛应用以晶闸管为代表的电力电子元件的普遍使用，增加了大量单相或三相的非线性负荷，比如，计算机供电系统，大型照明系统，网络通信系统的整流设备，家电( 如电视机，微波炉等) ，还有调速器等。这些非线性负载给交流
