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基于全数字控制的有源电力滤波器的硬件设计

作者：杜永 Publish: 2007-11-12 Hits:-

【中文题名】

基于全数字控制的有源电力滤波器的硬件设计

【英文题名】

Hardware Design of Active Power Filter Based on the Full Digital Controlled

【学科专业】

电机与电器

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-11-12

【中关键词】

瞬时无功理论,数字信号处理,有源电力滤波器,,,

【英关键词】

Theoryofinstantaneousreactivepower,digitalsignalprocessing,activepowerfilter,

【分类导航】

工业技术>无线电电子学、电信技术>基本电子电路>滤波技术、滤波器>有源滤波器>

【论文摘要】

抑制谐波的方法主要有无源滤波技术和有源电力滤波器(APF)技术。与传统的无源滤波器相比,有源电力滤波器(APF)以其卓越的滤波性能受到广泛关注。随着数字信号处理技术的高速发展,以全数字化控制技术实现的有源电力滤波器必将成为电力电子技术中新的研究热点。本文从电力系统谐波研究的实际问题出发,阐述了本论文研究的背景和目的以及国内外谐波抑制技术的发展现状,深入分析、比较了目前常用的有源滤波器的结构和工作原理,在基于瞬时无功功率理论基础上,探讨了谐波电流检测的各种方案及其特点,本文选用基于瞬时无功功率理论的ip-iq运算方式对谐波电流进行了检测。在确定各种方案的基础上,对本文设计的有源滤波器进行了硬件和软件设计,对各硬件部分实现的功能进行了具体的介绍,并给出了实现原理图,软件设计部分给出了主要程序的设计流程图。以上设计方案在MATLAB仿真软件包的SIMULINK环境下进行了仿真实现,对谐波提取和谐波补偿的方法进行了检验,同时对各主要模块实现的具体模型进行了验证,仿真结果证实了本文设计的有源滤波器的正确性和谐波补偿的实时性,并且通过仿真试验修正了装置的必需参数。在理论分析和仿真研究的基础上...

【论文题纲】

摘要	4-5
ABSTRACT	5-8
第一章绪论	8-13
§1-1 引言	8-11
1-1-1 电力系统谐波问题及其危害性	8-9
1-1-2 电能质量的现状	9
1-1-3 研究电力系统谐波的意义	9-10
1-1-4 治理谐波污染的途径	10-11
§1-2 有源滤波器研究现状及其数字化控制发展趋势	11-12
§1-3 课题研究的背景	12
§1-4 本论文所研究的主要内容	12-13
第二章有源电力滤波器的工作原理及其关键技术	13-24
§2-1 有源滤波器的基本工作原理	13-15
§2-2 有源电力滤波器的分类	15-19
2-2-1 按变流器的类型分类	15-16
2-2-2 按拓扑结构分类	16-19
§2-3 有源电力滤波器的控制方式	19-21
2-3-1 检测负载电流的控制方式	19
2-3-2 检测电源电流的控制方式	19-20
2-3-3 复合控制方式	20-21
§2-4 谐波电流的检测方式	21-22
2-4-1 基于频域分析的模拟带通或带阻滤波器检测法	21
2-4-2 改进的快速 FFT方法	21
2-4-3 基于 Akagi 三相瞬时无功理论的检测方法	21-22
§2-5 有源电力滤波器的补偿电流控制策略	22-23
2-5-1 滞环比较方式	22
2-5-2 三角波调制方式	22-23
2-5-3 无差拍控制方式	23
§2-6 本章小结	23-24
第三章有源滤波器系统仿真及其主要参数的验证	24-32
§3-1 有源滤波器仿真模型的建立	24-26
3-1-1 谐波提取模块	24-25
3-1-2 PWM信号产生模块	25-26
§3-2 有源滤波器仿真	26-31
3-2-1 理想电源、负载恒定	26-27
3-2-2 非理想电源、负载有突变	27-30
3-2-3 缓冲电路仿真	30-31
§3-3 本章小结	31-32
第四章有源滤波器系统的硬件设计	32-43
§4-1 TMS320F2812处理器	32-34
4-1-1 ADC模块	33-34
4-1-2 PWM模块	34
§4-2 交流采样信号调理电路	34-37
§4-3 交流采样同步信号及锁相电路	37-39
§4-4 功率主电路	39-42
4-4-1 主电路容量	39-40
4-4-2 主电路的功率模块	40
4-4-3 主电路输出电感参数设计	40-41
4-4-4 主电路直流侧电容的设计	41-42
§4-5 本章小结	42-43
第五章基于 TMS320F2812 DSP的并联 APF 实验样机系统	43-52
§5-1 实验系统的硬件设计	43-44
§5-2 控制系统的软件设计	44-46
§5-3 实验室样机试验波形及结果分析	46-51
§5-4 本章小结	51-52
第六章结论	52-53
§6-1 结论	52
§6-2 进一步的研究工作	52-53
参考文献	53-55
致谢	55-56
攻读学位期间所取得的科研成果	56

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.386175



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