电力系统谐波对电力系统环境造成严重污染,引起世界各国都对谐波问题给予了十分的关注和关心,并积极地对谐波进行讨论和研究。而电力系统谐波模拟装置是谐波研究的最基本工具之一。因此,设计一套方便实用的电力系统谐波模拟装置就显得尤为重要了。本论文对电力系统谐波的概念、特性及危害进行了详细的描述,进而说明了研究电力系统谐波模拟装置的重要意义。电力系统谐波模拟装置要求能够真实地再现电力系统PT出口电压的波形,要求输出电压有效值为0～100V,电流有效值为0～3A,要求输出的功率要大,效率要高,波形失真要小。通过对目前存在的各类功率放大器件性能进行比较,确定选择开关功率放大器作为功率放大器件。在开关功率放大器的发展过程中,开关功率放大器主要活跃在数字音频领域中,很少应用在大功率、高电压场合。开关功率放大器具有能承受高电压、大电流、大功率的能力;拥有相移失真小,容易数字控制、任意波形发生、效率高、体积小、重量轻等优点。具备可以实现电力系统谐波模拟发生的优势,可以满足电力系统谐波模拟装置的要求。对各类功率放大器的特性进行了分析和比较,并重点分析了开关功率放大器的工作原理,并对开关功率放大器放大给定电力系统谐波的工作原理进行了推导。电力系统中要研究的谐波主要是在31次范围内的谐波,谐波频率都不是很高。因为该装置要输出的谐波频率不高,所以采用通常的SPWM控制就可以实现。通过对常用的PWM调制方法在选择载波比dn、调制波不同起始点对输出波形的影响,以及死区时间对输出电压幅值、相位和波形畸变的影响的分析,为PWM调制设计方案提供了理论上的依据,并确定了合适的调制方案。开关功率放大器输出的PWM波形需要经过滤波器的解调,滤除掉不需要的高次谐波,并防止信号出现失真,最后输出所要求的波形。本论文分析了单级LC滤波器、两级LC滤波器和谐振滤波器三种滤波器的特点。因为要滤除逆变器输出SPWM波形时所产生的开关频率附近的谐波,以及因为设置死区而带来的低次谐波,这些谐波的频率都要高于电力系统最高次谐波。经过综合比较,最终确定了使用单级LC滤波器,并提出选取谐振频率ω0要以所要输出的电力系统最高次谐波为参考的设计依据。控制电路要求简单、可靠、容易实现灵活控制。论文介绍了TMS320LF2407这种具有强大的运算能力和丰富内部资源的专用数字电机控制的DSP,它可以方便地实现电力系统谐波模拟装置的数字控制。通过对采用规则采样法和自然采样法生成<WP=5>SPWM波形误差的比较分析,证明了由于TMS320LF2407具有30MIPS的执行速度,完全可以实现很高的载波频率,采用规则采样法产生的误差可以忽略,从而可以为作为逆变器的DIP-IPM PS21245智能模块提供高精度的SPWM控制波形。闭环反馈采用PID这种最广泛使用的控制规律,以保证放大倍数的稳定。经过仿真实验和实际装置实验的结果对比,验证了本论文所述方案的正确性和可行性。