基于空間矢量無差拍電流控制的有源濾波器研究.pdf

1、本課題為教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目“電網(wǎng)諧波抑制技術(shù)的研究”(20101402120004)的組成部分，是針對(duì)電網(wǎng)中日益嚴(yán)重的諧波污染問題提出的。與無源濾波器相比，有源電力濾波器具有動(dòng)態(tài)補(bǔ)償諧波與無功功率的優(yōu)勢(shì)，成為解決諧波問題、提高電能質(zhì)量的有效措施，將會(huì)廣泛應(yīng)用于電力和工業(yè)領(lǐng)域。
　　 本文將三相三線制并聯(lián)型有源電力濾波器作為研究對(duì)象，分析了其結(jié)構(gòu)與基本原理，研究了常用的諧波檢測(cè)方法，確定了基于電壓空間矢量的無差拍控制方案，設(shè)計(jì)了

2、有源電力濾波器的部分硬件電路和軟件系統(tǒng)，基本實(shí)現(xiàn)了諧波補(bǔ)償。研究的主要內(nèi)容如下：
　　 介紹了有源電力濾波器的國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)、分類和基本原理。研究了基于瞬時(shí)無功功率理論的ip-iq諧波檢測(cè)法和基于單位功率因數(shù)的諧波檢測(cè)法。通過對(duì)比分析它們的優(yōu)缺點(diǎn)，確定采用基于單位功率因數(shù)的諧波檢測(cè)法進(jìn)行諧波檢測(cè)。為了抑制電網(wǎng)電壓畸變對(duì)檢測(cè)效果的影響以及提高檢測(cè)的實(shí)時(shí)性，引入鎖相環(huán)電路，并采用移動(dòng)窗積分法實(shí)現(xiàn)低通濾波器。
　　 建立了有源

3、電力濾波器的數(shù)學(xué)模型，研究了電壓空間矢量控制。為了提高補(bǔ)償電流跟蹤控制的實(shí)時(shí)性，將電壓空間矢量控制與無差拍控制結(jié)合作為有源濾波器系統(tǒng)的控制方案。研究了線性預(yù)測(cè)法、拋物線預(yù)測(cè)法和重復(fù)預(yù)測(cè)觀測(cè)器的預(yù)測(cè)方法。對(duì)直流側(cè)電壓的控制，則采用PI調(diào)節(jié)器維持直流側(cè)電壓的穩(wěn)定，并給出了PI參數(shù)的設(shè)計(jì)方法。
　　 介紹了有源電力濾波器主電路參數(shù)的設(shè)計(jì)方法。使用MATLAB軟件對(duì)ip-iq法、基于單位功率因數(shù)的諧波檢測(cè)法及其改進(jìn)方法進(jìn)行了仿真研究，結(jié)

4、果表明改進(jìn)的單位功率因數(shù)諧波檢測(cè)法能抑制電壓畸變的影響且檢測(cè)的實(shí)時(shí)好。又在MATLAB平臺(tái)上搭建了有源電力濾波器的仿真模型，采用以上三種預(yù)測(cè)算法進(jìn)行了有源電力濾波器的仿真。仿真結(jié)果證明了所選控制方案的可行性和有效性，也表明重復(fù)預(yù)測(cè)觀測(cè)器的預(yù)測(cè)效果最好，因此采用重復(fù)預(yù)測(cè)觀測(cè)器實(shí)現(xiàn)指令電流的預(yù)測(cè)。
　　 設(shè)計(jì)了有源電力濾波器的部分硬件電路，包括以TMS320F2812 DSP為核心的控制電路、驅(qū)動(dòng)電路與保護(hù)電路，并進(jìn)行了調(diào)試使它們能

5、正常工作。
　　 在硬件電路的基礎(chǔ)上使用C語言設(shè)計(jì)了其軟件系統(tǒng)，包括主程序和中斷服務(wù)程序。主程序是由初始化程序、鍵盤掃描和處理子程序及顯示子程序組成。中斷服務(wù)程序包括三個(gè)捕獲單元中斷、CPU定時(shí)器中斷與功率驅(qū)動(dòng)保護(hù)中斷。通過調(diào)試使程序?qū)崿F(xiàn)了諧波電流檢測(cè)算法、基于電壓空間矢量的無差拍控制算法、PI控制算法、顯示以及保護(hù)功能。
　　 搭建了有源電力濾波器的軟硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了所選諧波檢測(cè)法和控制方