本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的并聯(lián)型有源電力濾波器研究

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【摘要】：隨著電網(wǎng)中非線性負(fù)載的大量使用,使得電網(wǎng)中存在大量的諧波和無(wú)功電流,降低了電網(wǎng)的供電質(zhì)量。并聯(lián)型有源電力濾波器作為一種動(dòng)態(tài)抑制諧波和補(bǔ)償無(wú)功的電力電子裝置,得到廣泛的使用。目前有源電力濾波器從補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)看,可以分為全補(bǔ)償和選擇性補(bǔ)償兩種,本文重點(diǎn)研究了并聯(lián)型有源電力濾波器的選擇性諧波補(bǔ)償技術(shù)。本文首先針對(duì)并聯(lián)型有源電力濾波數(shù)字控制系統(tǒng)存在的延時(shí)問(wèn)題,研究了數(shù)字控制系統(tǒng)的延時(shí)對(duì)并聯(lián)型有源電力濾波器選擇性諧波補(bǔ)償效果的影響。在分析過(guò)程中將并聯(lián)型有源電力濾波器數(shù)字系統(tǒng)的延時(shí)分為兩類,即諧波檢測(cè)部分延時(shí)和環(huán)路控制延時(shí)。諧波檢測(cè)部分延時(shí)改變電流跟蹤基準(zhǔn)信號(hào)大小,直接影響補(bǔ)償電流的精度。而環(huán)路控制延時(shí)存在于閉環(huán)內(nèi),影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在保證系統(tǒng)同樣的相角裕度時(shí),環(huán)路控制延時(shí)變長(zhǎng),系統(tǒng)帶寬不斷減小,間接影響系統(tǒng)的補(bǔ)償精度。同時(shí)通過(guò)數(shù)學(xué)的推導(dǎo),得出了減小諧波補(bǔ)償系統(tǒng)的延時(shí)的方法,然后針對(duì)帶延時(shí)環(huán)節(jié)的并聯(lián)型有源電力濾波器系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模分析。由于實(shí)際使用的理想的比例諧振調(diào)節(jié)器存在抗電網(wǎng)擾動(dòng)差和相角滯后對(duì)系統(tǒng)造成不穩(wěn)定問(wèn)題,本文從這兩點(diǎn)出發(fā),對(duì)理想比例諧振調(diào)節(jié)器進(jìn)行了改進(jìn),得到一種帶相角補(bǔ)償?shù)谋壤C振調(diào)節(jié)器數(shù)學(xué)模型。并利用了波特圖和奈奎斯特圖各自的優(yōu)點(diǎn),對(duì)帶相角補(bǔ)償?shù)谋壤C振調(diào)節(jié)器進(jìn)行了參數(shù)設(shè)計(jì),其主要的設(shè)計(jì)的思想是加調(diào)節(jié)器后補(bǔ)償延時(shí)造成的相角滯后和入網(wǎng)諧波電流剔除率最優(yōu)。最后對(duì)比了電流環(huán)采用比例積分調(diào)節(jié)器對(duì)諧波電流跟蹤產(chǎn)生的誤差的大小,體現(xiàn)帶相角補(bǔ)償?shù)谋壤C振調(diào)節(jié)器對(duì)諧波電流跟蹤的優(yōu)勢(shì),并通過(guò)仿真驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)參數(shù)的有效性。在上述分析的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了以FPGA為核心的有源濾波器數(shù)字控制系統(tǒng),其中主要包括諧波電流檢測(cè)、諧波電流跟蹤、數(shù)字PWM模塊設(shè)計(jì)。分析了FPGA數(shù)字控制系統(tǒng)中存在的延時(shí)時(shí)間,并同目前常用的DSP數(shù)字控制系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比,得到本文基于FPGA為控制器的并聯(lián)型有源電力濾波器在減小延時(shí)上的優(yōu)勢(shì)。最后本文搭建了一臺(tái)20A的單相并聯(lián)型有源電力濾波器系統(tǒng),介紹了主功率電路的參數(shù)。在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上,采用本文所研究的比例積分調(diào)節(jié)器和比例諧振調(diào)節(jié)器分別進(jìn)行了諧波電流選擇性補(bǔ)償實(shí)驗(yàn),同時(shí)改變系統(tǒng)的不同延時(shí),觀察系統(tǒng)的補(bǔ)償性能,并對(duì)實(shí)驗(yàn)波形進(jìn)行詳細(xì)分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了帶相角補(bǔ)償?shù)谋壤C振調(diào)節(jié)器在諧波跟蹤的優(yōu)勢(shì),同時(shí)也驗(yàn)證了參數(shù)設(shè)計(jì)的有效性。
【關(guān)鍵詞】：并聯(lián)型有源電力濾波器 選擇性諧波補(bǔ)償 數(shù)字延時(shí) 比例諧振調(diào)節(jié)器
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM761;TN713.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 注釋表13-15
• 第一章 緒論15-25
• 1.1 課題背景15-16
• 1.2 并聯(lián)型APF選擇性諧波電流補(bǔ)償技術(shù)研究現(xiàn)狀16-20
• 1.2.1 并聯(lián)型APF選擇性諧波電流檢測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)狀16-19
• 1.2.2 并聯(lián)型APF諧波電流跟蹤技術(shù)研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3 并聯(lián)型APF數(shù)字控制研究現(xiàn)狀20-23
• 1.3.1 基于DSP的并聯(lián)型APF控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀21-22
• 1.3.2 基于FPGA的并聯(lián)型APF控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀22-23
• 1.4 本文的主要內(nèi)容23-25
• 第二章 并聯(lián)型APF數(shù)字控制延時(shí)分析及其對(duì)補(bǔ)償?shù)挠绊?/span>25-39
• 2.1 并聯(lián)APF系統(tǒng)的整體框架25-26
• 2.2 滑動(dòng)窗DFT諧波電流檢測(cè)26-28
• 2.2.1 滑動(dòng)窗DFT原理26-27
• 2.2.2 滑動(dòng)窗DFT仿真分析27-28
• 2.3 并聯(lián)型APF的數(shù)字控制延時(shí)對(duì)補(bǔ)償性能的影響28-38
• 2.3.1 諧波電流檢測(cè)延時(shí)對(duì)補(bǔ)償性能的影響29-32
• 2.3.2 控制環(huán)路的延時(shí)對(duì)補(bǔ)償性能的影響32-38
• 2.4 本章小結(jié)38-39
• 第三章 帶相位補(bǔ)償?shù)谋壤C振電流調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)計(jì)39-59
• 3.1 并聯(lián)型APF數(shù)學(xué)模型39-43
• 3.2 PR電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)43-52
• 3.2.1 理想PR調(diào)節(jié)器存在問(wèn)題及改進(jìn)43-46
• 3.2.2 帶相位補(bǔ)償?shù)腜R調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)計(jì)46-52
• 3.3 PR調(diào)節(jié)器在諧波電流跟蹤中的優(yōu)勢(shì)52-54
• 3.4 仿真分析54-58
• 3.4.1 PR仿真分析54-56
• 3.4.2 PI仿真分析56-58
• 3.5 本章小結(jié)58-59
• 第四章 并聯(lián)型APF數(shù)字控制系統(tǒng)的FPGA實(shí)現(xiàn)及其分析59-73
• 4.1 FPGA控制系統(tǒng)的整體框架結(jié)構(gòu)59-61
• 4.1.1 整體框架結(jié)構(gòu)59
• 4.1.2 數(shù)據(jù)接口59-61
• 4.2 RDFT諧波電流檢測(cè)算法的實(shí)現(xiàn)61-65
• 4.2.1 RDFT實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)61-62
• 4.2.2 RDFT數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)62-63
• 4.2.3 旋轉(zhuǎn)因子63-65
• 4.3 環(huán)路控制算法的實(shí)現(xiàn)65-68
• 4.3.1 環(huán)路控制算法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)65
• 4.3.2 電壓調(diào)節(jié)器65-66
• 4.3.3 電流調(diào)節(jié)器66-68
• 4.4 數(shù)字PWM的實(shí)現(xiàn)68-71
• 4.5 FPGA數(shù)字控制系統(tǒng)的延時(shí)計(jì)算71-72
• 4.6 本章小結(jié)72-73
• 第五章 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證73-80
• 5.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)73-75
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析75-79
• 5.2.1 選擇性諧波電流補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)75-76
• 5.2.2 PI電流跟蹤實(shí)驗(yàn)76-77
• 5.2.3 PR電流跟蹤實(shí)驗(yàn)77-79
• 5.2.4 不同延時(shí)對(duì)補(bǔ)償性能影響實(shí)驗(yàn)79
• 5.3 本章小結(jié)79-80
• 第六章 總結(jié)與展望80-82
• 6.1 本文工作總結(jié)80-81
• 6.2 后續(xù)工作展望81-82
• 參考文獻(xiàn)82-87
• 致謝87-88
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及獲得的榮譽(yù)88

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 趙文強(qiáng);陳國(guó)柱;;并聯(lián)型APF在容性非線性負(fù)載中應(yīng)用[J];電力自動(dòng)化設(shè)備;2009年12期

2 章廣清;劉建峰;;基于空間矢量控制策略的并聯(lián)型APF研究[J];硅谷;2011年19期

3 范瑞祥;孫e，

本文編號(hào)：613377