并聯(lián)型有源電力濾波器設(shè)計

1.73萬字
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摘要： 本文介紹了一種具有補(bǔ)償諧波電流、功率因數(shù)和保持電流平衡能力的并聯(lián)型有源電力濾波器。該有源型濾波器克服了無源濾波器的缺陷，能夠?qū)χC波進(jìn)行快速有效的補(bǔ)償。本文設(shè)計了一種以TMS320C32型DSP芯片為核心的有源電力濾波器的硬件系統(tǒng)，它實現(xiàn)了諧波電流的跟蹤、計算及控制。
有源濾波器的設(shè)計采用了基于瞬時無功功率理論的電流檢測法。它檢測延遲少，響應(yīng)速度快，能準(zhǔn)確的檢測出電網(wǎng)中的瞬態(tài)變化，具有很好的實時性。本文中電流控制采用滯環(huán)控制方式的跟蹤型PWM控制方法。
最后，在MATLAB SIMULINK的仿真環(huán)境下建立有源電力濾波器的仿真模型，對設(shè)計方案進(jìn)行模擬仿真。仿真結(jié)果表明了有源電力濾波器在任何電壓條件下（平衡、非平衡）對三相負(fù)載的諧波電流都有出色的補(bǔ)償性能。
關(guān)鍵詞： 有源電力濾波器；諧波電流；瞬時無功功率理論；DSP處理器


Design of Shunt Active Power Filter
Abstract：This paper describes a shunt active power filter with ability to compensate current harmonics, power factor and current balance. The active filter overcomes the shortcomings of the passive filter and it’s able to compensate harmonics quickly and efficiently. This paper presents a shunt active power filter(SAPF) hardware system as the core of TMS320C32 DSP chip type , which implements the track , measure and control of harmonic current.
The Design of Active filter uses current detection method based on instantaneous reactive power theory. It detects fewer delays, responses fastly and detects transient changes accurately in the grid, it has good real-time. Therefore, current control uses tracking PWM control method using hysteresis control mode in the paper.
Finally, a SAPF simulation model is constructed in SIMULINK environment of MATLAB software to conduct simulation of the design. The Simulation results show that the active power filter has excellent compensation performance for harmonic current of three-phase load in any voltage conditions(balanced or unbalanced ).
Keywords：active power filter; harmonic currents; instantaneous reactive power theory; DSP processor


目 錄
第一章 緒論 1
1.1諧波的產(chǎn)生及其危害 1
1.2諧波抑制的方法 1
1.3有源電力濾波器的發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢 2
1.3.1有源電力濾波器的發(fā)展歷史 2
1.3.2有源電力濾波器的發(fā)展趨勢 2
1.4論文設(shè)計的內(nèi)容 3
第二章 有源電力濾波器的基本原理 4
2.1 有源電力濾波器的分類 4
2.1.1 并聯(lián)型有源電力濾波器 4
2.1.2 串聯(lián)型有源電力濾波器 5
2.1.3混合型有源電力濾波器 6
2.2并聯(lián)有源電力濾波器的構(gòu)成和基本原理 6
2.2.1指令電流運(yùn)算電路 7
2.2.2 電流跟蹤控制電路 8
2.2.3主電路結(jié)構(gòu) 11
2.3 并聯(lián)型有源電力濾波器的主電路設(shè)計 12
2.3.1主電路電力電子器件的選取 12
2.3.2主電路直流側(cè)電壓計算和電容選取 12
2.3.3主電路交流側(cè)電抗器的選取 13
2.3.4 主電路設(shè)計計算 15
2.4 有源電力濾波器的特性 16
2.4.1 雙向補(bǔ)償特性 16
2.4.2 其他特性 17
第三章瞬時無功功率理論及諧波電流檢測方法 18
3.1 三相電路瞬時無功功率理論 18
3.2.基于瞬時無功功率的諧波電流檢測方法 21
3.2.1 法和法在三相三線制電路中的應(yīng)用 21
第4章 基于DSP的有源電力濾波器的控制系統(tǒng)設(shè)計 25
4.1 控制系統(tǒng)的總體設(shè)計 25
4.2 有源電力濾波器的硬件設(shè)計方案 26
4.2.1 系統(tǒng)的整體硬件設(shè)計 26
4.2.2 DSP控制芯片簡介 26
4.2.3復(fù)位和時鐘電路 27
4.2.4 存儲器接口 28
4.2.5 A/D轉(zhuǎn)換電路 28
4.2.6 過零同步電壓信號發(fā)生電路 29
4.3 有源電力濾波器的軟件流程設(shè)計 30
4.3.1 控制系統(tǒng)的主程序流程 30
4.3.2控制系統(tǒng)的子程序流程 31
4.3.2.1 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 31
4.3.2.2 諧波電流計算模塊 32
4.3.3.3 PWM波形輸出模塊 32
第5章 并聯(lián)型有源電力濾波器的仿真分析 34
5.1 并聯(lián)型有源電力濾波器系統(tǒng)仿真模型 34
5.2主電路的仿真 34
5.3 諧波電流檢測電路的仿真 35
5.4 仿真結(jié)果及分析 38
第6章 結(jié)論 41
致謝 42
參考文獻(xiàn) 43