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【6h】

三相串联型有源滤波器的研究与设计

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摘要

1 前言

1.1 研究的目的和意义

1.1.1 研究的目的

1.1.2 研究的意义

1.2 研究背景

1.2.1 谐波的概念

1.2.2 谐波的产生

1.2.3 谐波的危害

1.2.4 谐波的抑制

1.3 国内外研究现状

1.3.1 国内外APF的研究现状

1.3.2 国内外谐波检测方法研究现状

1.3.3 国内外PWM控制方法研究现状

1.4 本文研究的主要内容

2 基本原理

2.1 APF主要分类

2.1.1 串联型APF

2.1.2 并联型APF

2.1.3 串、并联混合型APF

2.2 三相串联型APF的结构与原理

2.2.1 结构

2.2.2 工作原理

2.3.1 电源谐波电流

2.3.2 负载谐波电压

2.5 本章小结

3 控制策略

3.1 瞬时无功功率理论

3.2 针对串联型APF的谐波电压检测原理

3.3 控制策略

3.3.1 单周控制

3.3.2 三角载波控制

3.3.3 变结构控制

3.3.4 滞环电流控制

3.3.5 自适应控制

3.4 SVPWM调制策略

3.5 本章小结

4 建模与仿真

4.1 应用软件

4.2 主要模块的设计

4.2.1 电源

4.2.2 高频滤波器

4.2.3 谐波源负载

4.2.4 直流侧电容电压

4.2.5 开关器件

4.2.6 隔离变压器

4.2.7 主电路

4.3 总体设计模型

4.4 仿真实验及结果分析

4.5 本章小结

5 DSP控制电路设计方案

5.1 微处理器单元

5.1.1 电源模块

5.1.2 数据采集电路

5.1.3 同步采样信号周期发生电路

5.1.4 串行通信接口

5.2 基于DSP的检测和控制系统软件实现方案

5.2.1 主程序流程设计方案

5.2.2 谐波电压检测子程序设计方案

5.2.3 SVPWM波形实现设置方法

5.2.4 其他子程序流程设计方案

5.3 控制系统硬件结构

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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摘要

在这个电子信息技术发展迅速的时代,人们对于电子产品的需求也在不断提高,而电力电子产品的增加也使公共电网中产生的谐波问题愈发严重,为了解决谐波产生的一系列危害,世界各国都给予了高度的重视。当下,有源电力滤波器(APF)已经成为抑制电网谐波的新手段,其主要分为并联型APF和串联型APF,其中串联型APF对治理电压型谐波具有明显的优势。本研究的目的和意义在于用串联型有源电力滤波器对电网进行无功功率补偿,从而对谐波进行有效抑制,提高电网质量。
  本研究首先阐述了谐波的概念、产生及其危害,并找到了谐波的抑制方法,分析了国内外有源滤波器、谐波检测方法和PWM控制方法的研究现状。其次,对串、并联APF的基本原理进行简要分析,主要对串联型APF的结构和工作原理进行深入剖析。并在此基础上,掌握了瞬时无功功率理论、APF的多种控制方式、谐波电压的检测方式和SVPWM调制策略等基础知识。
  在此基础上,本文针对串联型有源滤波器,进行不同容量APF的选取、主电路功率开关参数的选择、直流侧电压及稳态电容、直流侧电容大小、隔离变压器和LC高频滤波器参数的确定。确定了各模块的主要技术参数后,利用Matlab/Simulink平台,建立三相交流电源、谐波源及串联型APF等仿真模块,最终完成串联型APF的整体建模,通过实验仿真结果得出结论。最后,为了使具有多方面特性的DSP控制系统应用在APF中,本文对DSP控制电路的微处理单元和工作原理进行了分析。软件方面,对系统进行了主程序和子程序的设计,提出了SVPWM波形实现的方法,为DSP控制系统在APF中的应用提供了可行性的方案。

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