發(fā)布時(shí)間：2017-09-11 04:02

  本文關(guān)鍵詞：基于DSP的單相并聯(lián)型有源電力濾波器的研究與設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 有源電力濾波器 諧波電流檢測(cè) 三角載波 PI控制 復(fù)合控制 DSP

【摘要】：隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展,各種非線性負(fù)載的廣泛使用,大量的諧波注入電網(wǎng)中,給電力系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的危害。有源電力濾波器以其優(yōu)越的補(bǔ)償性能日益成為諧波抑制的重要手段,是改善電能質(zhì)量的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)有源電力濾波器的研究主要集中在三相有源電力濾波器上,而隨著單相設(shè)備的廣泛使用,由單相設(shè)備引起的諧波問(wèn)題也日趨嚴(yán)重。本文針對(duì)單相系統(tǒng)的諧波問(wèn)題進(jìn)行研究,并設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一臺(tái)單相有源電力濾波器樣機(jī)。本文的主要研究?jī)?nèi)容可以歸納如下:(1)首先分析了單相并聯(lián)型有源電力濾波器的原理及電路結(jié)構(gòu),并建立了其數(shù)學(xué)模型。對(duì)常用的諧波檢測(cè)方法作了介紹,分析了基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的諧波檢測(cè)方法和基于鑒相原理的諧波檢測(cè)方法。最后選擇了基于鑒相原理的諧波檢測(cè)方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和仿真研究。(2)介紹了兩種常用的電流跟蹤策略,選擇三角載波比較法作為仿真和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的補(bǔ)償電流生成方法。系統(tǒng)總體采用了電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)的雙環(huán)控制策略,分析了電流內(nèi)環(huán)PI控制器和重復(fù)控制器的設(shè)計(jì),對(duì)比了電流內(nèi)環(huán)控制中PI控制與復(fù)合控制的性能,詳細(xì)給出了電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)控制器參數(shù)的推導(dǎo)過(guò)程。(3)對(duì)單相并聯(lián)型有源電力濾波器進(jìn)行硬件設(shè)計(jì),詳細(xì)分析了單相有源電力濾波器的功能要求和技術(shù)指標(biāo),給出系統(tǒng)的硬件總體設(shè)計(jì)。包括系統(tǒng)控制板、系統(tǒng)主電路板、驅(qū)動(dòng)電路板、采樣調(diào)理板等。詳細(xì)給出了硬件參數(shù)選擇,設(shè)計(jì)原理圖。(4)對(duì)單相并聯(lián)型有源電力濾波器進(jìn)行軟件設(shè)計(jì),包括主程序和中斷程序,詳細(xì)給出了各個(gè)程序流程圖。在CCS3.3開(kāi)發(fā)平臺(tái)下進(jìn)行系統(tǒng)軟件程序的編寫(xiě),并對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試。最后,在MATLAB/Simulink環(huán)境下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真,在硬件平臺(tái)上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試,分別采用PI控制和PI+重復(fù)控制策略進(jìn)行補(bǔ)償研究,從仿真和實(shí)驗(yàn)波形可以看出復(fù)合控制器的性能明顯優(yōu)于PI控制。測(cè)試結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的樣機(jī)達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：有源電力濾波器 諧波電流檢測(cè) 三角載波 PI控制 復(fù)合控制 DSP
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN713.8;TM761
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 課題的研究背景和意義11-12
• 1.2 有源電力濾波器的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)12-15
• 1.2.1 有源電力濾波器的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 有源電力濾波器的發(fā)展趨勢(shì)14-15
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容15-17
• 第2章 單相有源電力濾波器原理及諧波檢測(cè)方法17-28
• 2.1 單相有源電力濾波器的基本原理17
• 2.2 單相并聯(lián)型有源電力濾波器數(shù)學(xué)模型17-20
• 2.2.1 采用開(kāi)關(guān)函數(shù)描述的數(shù)學(xué)模型18-19
• 2.2.2 采用占空比描述的數(shù)學(xué)模型19-20
• 2.3 基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的諧波檢測(cè)方法20-24
• 2.3.1 p-q法21-23
• 2.3.2 ip-iq法23-24
• 2.3.3 基于三相瞬時(shí)無(wú)功功率理論的單相諧波檢測(cè)24
• 2.4 基于鑒相原理的單相系統(tǒng)瞬時(shí)諧波無(wú)功電流檢測(cè)算法24-27
• 2.4.1 基于鑒相原理的單相系統(tǒng)瞬時(shí)諧波無(wú)功電流檢測(cè)算法24-26
• 2.4.2 鎖相環(huán)的作用26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第3章 單相有源電力濾波器控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)28-42
• 3.1 電流跟蹤策略28-29
• 3.1.1 滯環(huán)比較法28-29
• 3.1.2 PI+三角波比較法29
• 3.2 直流側(cè)電容電壓的穩(wěn)定控制29-30
• 3.3 基于PI控制器的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)30-35
• 3.3.1 電流內(nèi)環(huán)PI控制器設(shè)計(jì)31-34
• 3.3.2 電壓外環(huán)PI控制器設(shè)計(jì)34-35
• 3.4 電流內(nèi)環(huán)復(fù)合控制器研究與設(shè)計(jì)35-41
• 3.4.1 重復(fù)控制的原理35-36
• 3.4.2 重復(fù)控制器的結(jié)構(gòu)36-38
• 3.4.3 復(fù)合控制器分析38-39
• 3.4.4 復(fù)合控制器參數(shù)設(shè)計(jì)39-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第4章 單相有源電力濾波器的硬件設(shè)計(jì)42-56
• 4.1 單相并聯(lián)型有源電力濾波器的功能要求42
• 4.2 單相并聯(lián)型有源電力濾波器的技術(shù)指標(biāo)42-43
• 4.3 硬件整體架構(gòu)43-44
• 4.4 APF主電路硬件設(shè)計(jì)44-47
• 4.4.1 直流側(cè)電容電壓確定44-45
• 4.4.2 直流側(cè)電容的選擇45
• 4.4.3 交流側(cè)濾波電感的選擇45-47
• 4.4.4 主電路功率管的選擇47
• 4.5 主控板電路設(shè)計(jì)47-51
• 4.6 采樣調(diào)理板設(shè)計(jì)51-53
• 4.6.1 電流采樣電路51-52
• 4.6.2 直流側(cè)電容電壓采樣電路52
• 4.6.3 電網(wǎng)電壓檢測(cè)調(diào)理及同步信號(hào)獲取電路52-53
• 4.7 MOSFET驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)53-55
• 4.8 本章小結(jié)55-56
• 第5章 單相有源電力濾波器的軟件設(shè)計(jì)56-65
• 5.1 軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)56-57
• 5.2 軟件總體結(jié)構(gòu)57
• 5.3 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)57-58
• 5.4 中斷程序設(shè)計(jì)58-64
• 5.4.1 數(shù)字低通濾波器設(shè)計(jì)59-60
• 5.4.2 PI控制子程序60-62
• 5.4.3 復(fù)合控制程序62
• 5.4.4 PWM脈沖生成62-64
• 5.5 本章小結(jié)64-65
• 第6章 單相有源電力濾波器仿真與實(shí)驗(yàn)測(cè)試65-74
• 6.1 單相有源電力濾波器仿真模型65-67
• 6.1.1 仿真模型搭建65
• 6.1.2 諧波電流檢測(cè)模塊65-66
• 6.1.3 補(bǔ)償電流控制模塊66-67
• 6.2 單相有源電力濾波器仿真分析67-70
• 6.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試70-73
• 6.3.1 測(cè)試平臺(tái)的搭建70
• 6.3.2 樣機(jī)測(cè)試70-73
• 6.4 本章小結(jié)73-74
• 總結(jié)與展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-79
• 致謝79-80
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文80-81
• 附錄B 碩士期間參加的科研項(xiàng)目81-82
• 附錄C 部分項(xiàng)目圖片82-83
• 附錄D 部分程序代碼83-86

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