基于DSP的单相并联型有源电力滤波器的研究与设计

作     者：邵贺锋 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：全惠敏;刘国清

授予年度：2015年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 080902[工学-电路与系统] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：有源电力滤波器 谐波电流检测 三角载波 PI控制 复合控制 DSP 

摘      要：随着电力电子技术的不断发展,各种非线性负载的广泛使用,大量的谐波注入电网中,给电力系统造成了严重的危害。有源电力滤波器以其优越的补偿性能日益成为谐波抑制的重要手段,是改善电能质量的一个重要发展趋势。目前国内外对有源电力滤波器的研究主要集中在三相有源电力滤波器上,而随着单相设备的广泛使用,由单相设备引起的谐波问题也日趋严重。本文针对单相系统的谐波问题进行研究,并设计开发了一台单相有源电力滤波器样机。本文的主要研究内容可以归纳如下:(1)首先分析了单相并联型有源电力滤波器的原理及电路结构,并建立了其数学模型。对常用的谐波检测方法作了介绍,分析了基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法和基于鉴相原理的谐波检测方法。最后选择了基于鉴相原理的谐波检测方法进行了实验和仿真研究。(2)介绍了两种常用的电流跟踪策略,选择三角载波比较法作为仿真和实验系统的补偿电流生成方法。系统总体采用了电流内环电压外环的双环控制策略,分析了电流内环PI控制器和重复控制器的设计,对比了电流内环控制中PI控制与复合控制的性能,详细给出了电流内环电压外环控制器参数的推导过程。(3)对单相并联型有源电力滤波器进行硬件设计,详细分析了单相有源电力滤波器的功能要求和技术指标,给出系统的硬件总体设计。包括系统控制板、系统主电路板、驱动电路板、采样调理板等。详细给出了硬件参数选择,设计原理图。(4)对单相并联型有源电力滤波器进行软件设计,包括主程序和中断程序,详细给出了各个程序流程图。在CCS3.3开发平台下进行系统软件程序的编写,并对程序进行调试。最后,在MATLAB/Simulink环境下对系统进行仿真,在硬件平台上对系统进行实验测试,分别采用PI控制和PI+重复控制策略进行补偿研究,从仿真和实验波形可以看出复合控制器的性能明显优于PI控制。测试结果表明,所设计的样机达到了预期目标。