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随着电力电子技术的飞速发展,越来越多的电力电子产品成功地应用到现代工业中。电力电子设备的大量使用,一方面极大地提高了社会生产力,另一方面,作为一种非线性时变负荷,它不可避免地向电网注入大量的谐波电流,使换流电路功率因数下降,电网电压波形产生畸变,造成电能质量下降,严重污染公用电网,给供电系统及用电设备带来了严重危害。有源电力滤波器(APF)作为抑制电力系统谐波污染的一种重要手段,在克服了传统无源滤波器体积大,动态响应差,滤波性能受电网参数影响大,易与电网阻抗发生谐振,适用范围窄,难以推广等缺点的基础上,能够对变化的谐波和无功进行实时快速的补偿。随着电力电子技术、计算机技术与控制技术的迅速发展,有源电力滤波器技术得到了迅速的发展,并被广泛地应用到实际工程中。
本文在现有有源电力滤波器研究的基础上,采用计算机仿真与设计实践相结合的方法,设计了一个并联型有源电力滤波器,并完成了基于DSP的有源电力滤波器试验样机的研制。
论文的主要工作包括:
1.系统地研究了有源电力滤波器的拓扑结构及其关键实现技术:谐波检测技术和逆变控制技术,在对比各种谐波检测方法和各种逆变控制方法的基础上,根据快速响应和稳定运行的研制目标,选择了瞬时无功功率理论的ip-iq谐波检测法和电压空间矢量脉宽调制法作为本有源电力滤波器的实现方法;
2.针对并联型有源电力滤波器的具体结构,设计了基于瞬时无功功率理论的ip-iq谐波检测算法和基于电压空间矢量脉宽调制的逆变控制算法,给出算法具体实现步骤;
3.利用MATLAB/Simulink仿真软件搭建了有源滤波系统的仿真模型,实现了基于瞬时无功功率理论的ip-iq谐波检测算法和基于电压空间矢量脉宽调制的逆变控制算法的仿真,仿真结果表明:这两个算法的具体设计是有效的,符合原并联型有源电力滤波器的实现目标;
4.在仿真的基础上,设计并研制了一个并联型有源电力滤波器的硬件系统,包括电压电流检测电路、基于DSP(TMS320LF2407)的逆变器控制电路,以及基于智能功率模块IPM搭建的主电路逆变器,完成了试验样机的研制。
本文实现了基于瞬时无功功率理论的谐波检测算法和基于电压空间矢量脉宽调制的逆变控制算法的并联型有源电力滤波器试验样机的设计与研制,为有源滤波器的工业化实现奠定了重要的基础。