畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）超級(jí)電容器儲(chǔ)能控制系統(tǒng)的研究

1、超超級(jí)電級(jí)電容器容器儲(chǔ)儲(chǔ)能控制系能控制系統(tǒng)統(tǒng)的研究的研究摘摘 要要隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人民生活水平的不斷提高，無(wú)論是工業(yè)、農(nóng)業(yè)，還是商業(yè)，以及人民的日常生活都對(duì)電能質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求。于是，各種各樣的電網(wǎng)補(bǔ)償元件出現(xiàn)在實(shí)際生產(chǎn)中。由于具有良好的性能，儲(chǔ)能元件越來(lái)越受到人們的關(guān)注。本文中對(duì)超級(jí)電容器的儲(chǔ)能控制技術(shù)系統(tǒng)了研究。超級(jí)電容器是一種新型的儲(chǔ)能元件，具有儲(chǔ)電能力強(qiáng)，功率密度高的優(yōu)點(diǎn)，可以快速充放電，而且壽命長(zhǎng)，充電反復(fù)次數(shù)高，是高效實(shí)用的儲(chǔ)能元件。文中首先對(duì)超級(jí)電容器出現(xiàn)的背景進(jìn)行了說(shuō)明，并且介紹了超級(jí)電容器的結(jié)構(gòu)和原理，并對(duì)簡(jiǎn)單的儲(chǔ)能控制技術(shù)進(jìn)行研究。然后，本文在上文理

2、論基礎(chǔ)上建立了簡(jiǎn)單的超級(jí)電容器儲(chǔ)能控制系統(tǒng)，研究設(shè)計(jì)了其中各個(gè)模塊的構(gòu)成和作用。最后，利用 matlab 對(duì)該系統(tǒng)的作用進(jìn)行仿真，得出結(jié)論。結(jié)果表明：超級(jí)電容器儲(chǔ)能控制系統(tǒng)能夠很好的提高和改善電網(wǎng)電能質(zhì)量。關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量； 超級(jí)電容器； 儲(chǔ)能控制系統(tǒng)； 仿真目目 錄錄1 緒論 .1.1 問(wèn)題的提出.1.2 電壓質(zhì)量及其重要性.1.2.1 電壓干擾的方面.1.2.2 電壓質(zhì)量問(wèn)題的重要性.1.3 引起電壓干擾的原因與解決辦法.1.3.1 引起電壓干擾的原因.1.3.2 解決電壓質(zhì)量波動(dòng)的措施.1.4 儲(chǔ)能設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀.1.5 本章小結(jié).2 超級(jí)電容器簡(jiǎn)介 .2.1 超級(jí)電容器的產(chǎn)生背景.2.

3、2 超級(jí)電容器的原理及分類.2.3 超級(jí)電容器的特點(diǎn).2.4 超級(jí)電容器的應(yīng)用.2.5 本章小結(jié).3 超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制技術(shù) .3.1 超級(jí)電容器的等效電路模型.3.2 超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)基本理論.3.3 超級(jí)電容器儲(chǔ)能控制系統(tǒng)主電路.3.4 整流單元的選擇.3.5 逆變器的選擇與控制.3.5.1 逆變器的選擇.3.5.2 逆變器的控制方法.3.6 dsp 控制系統(tǒng) .3.7 abc-dq0 坐標(biāo)變換 .3.8 本章小結(jié).4 spwm 控制技術(shù).4.1 pwm 控制技術(shù) .4.2 spwm 調(diào)制方法 .4.3 采樣型 spwm 法.4.3.1 自然采樣法.4.3.2 規(guī)則采樣法.4.

4、4 spwm 波形的實(shí)現(xiàn) .4.4.1 模擬調(diào)制方法.4.4.2 spwm 芯片控制.4.5 本章小結(jié).5 超級(jí)電容控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .5.1 超級(jí)電容器控制系統(tǒng)的主電路構(gòu)成.5.2 功率主電路的設(shè)計(jì).5.3 dsp 控制電路和抗干擾設(shè)計(jì) .5.3.1 dsp 控制電路的設(shè)計(jì)理論 .5.3.2 tms320c5410 芯片的基本介紹 .5.3.3 dsp 控制電路設(shè)計(jì) .5.3.4 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) .5.3.5 dsp 控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì) .5.4 pi 控制器設(shè)計(jì) .5.4.1 pi 控制器原理 .5.4.2 pi 調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定 .5.5 本章小結(jié).6 超級(jí)電容器控制系統(tǒng)仿真 .6.1 仿

5、真模型的建立.6.1.1 濾波器的設(shè)計(jì).6.1.2 pi 控制器設(shè)計(jì) .6.2 仿真數(shù)據(jù).6.3 結(jié)果分析.6.4 本章小結(jié).7 結(jié)論 . 第頁(yè)1 1 緒論緒論1.11.1 問(wèn)題的提出問(wèn)題的提出隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民物質(zhì)文化生活水平的不斷提高，社會(huì)和人民生活對(duì)電力需求越來(lái)越大，這極大地促進(jìn)了電力事業(yè)的發(fā)展，使電網(wǎng)不斷擴(kuò)大，與此同時(shí)，用戶對(duì)供電質(zhì)量和供電可靠性的要求越來(lái)越高，甚至連電源的瞬時(shí)中斷也不能接受，任何微小的電力問(wèn)題都會(huì)對(duì)社會(huì)造成無(wú)法估計(jì)的損失。與此同時(shí)，信息產(chǎn)業(yè)和新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展以及傳統(tǒng)行業(yè)采用計(jì)算機(jī)管理及新的控制技術(shù)的應(yīng)用，使得電網(wǎng)中對(duì)電能質(zhì)量敏感的負(fù)荷所占比重越來(lái)越大，這就意

6、味著信息社會(huì)不僅依賴于電力供應(yīng)，而且更需要新的特殊性的電力供應(yīng)。電能作為商品，電能質(zhì)量自然就成為其重要的特征參數(shù)，成為電力市場(chǎng)中的一個(gè)重要元素。ieee 給出電能質(zhì)量問(wèn)題的一般解釋為：在供電過(guò)程中導(dǎo)致電氣設(shè)備出現(xiàn)誤操作或故障損壞的任何異常現(xiàn)象。電能質(zhì)量包括電壓質(zhì)量、電流質(zhì)量、供電質(zhì)量和用電質(zhì)量，涉及到電壓、頻率、波形和三相平衡等方面的用電可靠性、連續(xù)性、可操作性等方面。 針對(duì)電能質(zhì)量問(wèn)題，各國(guó)都在開(kāi)展改善電能質(zhì)量這方面的研究。美國(guó)電力科學(xué)研究院的 n.h.hingorani 博士于 1988 年率先提出了“用戶電力” （custom power）的概念，在配電網(wǎng)中，利用“用戶電力”技術(shù)將配電系

7、統(tǒng)改造成無(wú)瞬間停電、無(wú)電壓閃變、無(wú)不對(duì)稱現(xiàn)象和無(wú)諧波的實(shí)時(shí)控制的柔性化配電網(wǎng)，即利用各種電力電子控制器來(lái)提高配電網(wǎng)供電可靠性及電能質(zhì)量。為了這一目標(biāo)，美國(guó)西屋電氣公司、德國(guó)西門子公司、日本三菱電氣公司、瑞典 abb 公司等各大電力設(shè)備制造廠都制造出相應(yīng)的產(chǎn)品。在美國(guó)、歐洲以及東南亞的新加坡，已經(jīng)有多種類型的裝置投入了實(shí)際運(yùn)行。與此相較，我國(guó)在這一方面還處于起步階段，部分院校與研究機(jī)構(gòu)正在進(jìn)行著一些有益的嘗試，并取得了一定的成果。配電電能質(zhì)量分析與控制模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用與推廣可使電力用戶提高工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本；對(duì)供電企業(yè)來(lái)講，可減少在將來(lái)電力市場(chǎng)條件下的停電補(bǔ)償，電力按質(zhì)論價(jià)，增加

8、售電收益，樹(shù)立為用戶的良好服務(wù)形象。該項(xiàng)目的研究不僅具有理論意義，而且具有重要的實(shí)用價(jià)值。1.21.2 電壓質(zhì)量及其重要性電壓質(zhì)量及其重要性隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人們已經(jīng)離不開(kāi)電了。人們無(wú)時(shí)無(wú)刻不再消耗的電能，電燈、電風(fēng)扇、電腦、洗衣機(jī)等越來(lái)越多的電氣設(shè)備進(jìn)入人們生活的每個(gè)角落。于是越來(lái)越多，越來(lái)越大的發(fā)電廠被人們建造，為了能量的節(jié)約與合理利用，大面積的公用電網(wǎng)被建立了起來(lái)。理想狀態(tài)的公用電網(wǎng)應(yīng)該是以恒定的頻率、正弦波形和標(biāo)準(zhǔn)電壓對(duì)用戶供電。同時(shí)在三相交流系統(tǒng)中，各相電壓和電流的幅值應(yīng)大小相等、相位對(duì)稱且互差。但由于系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、變壓器和線路等設(shè)備非線性或不對(duì)稱，負(fù)荷性質(zhì)多120變，加

9、之調(diào)控手段不完善及運(yùn)行操作、外來(lái)干擾和各種故障等原因，這種理想的狀態(tài)并不存在，因此產(chǎn)生了電網(wǎng)運(yùn)行、用電設(shè)備和供用電環(huán)節(jié)中的各種問(wèn)題，也就產(chǎn)生了電網(wǎng)質(zhì)量的概念。電能質(zhì)量是指通過(guò)公用電網(wǎng)供給用戶端的交流電能的品質(zhì)。而電能質(zhì)量又包括電壓 第頁(yè)質(zhì)量（voltage quality） 、電流質(zhì)量(current quality)、供電質(zhì)量(quality of supply)、用電質(zhì)量(quality of consumption)這四個(gè)基本方面。如果供電系統(tǒng)中有非線性元件和負(fù)荷，即使供電電壓為正弦波形，其電流波形也將偏離正弦波形發(fā)生畸變，非正弦波形的電流在供電系統(tǒng)中傳遞，由于沿途電壓降使各供電點(diǎn)的電壓

10、波形將受其影響而產(chǎn)生不同程度的畸變。所以，電流質(zhì)量問(wèn)題引起的后果會(huì)在電壓質(zhì)量問(wèn)題上體現(xiàn)出來(lái)，由于電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備是按額定電壓和額定頻率設(shè)計(jì)、制造的。在額定電壓和額定頻率下運(yùn)行時(shí)，電氣設(shè)備的運(yùn)行性能最優(yōu)、效率最高；反之，電氣設(shè)備的運(yùn)行性能會(huì)減弱，效率下降，嚴(yán)重時(shí)可能使設(shè)備無(wú)法正常工作，甚至導(dǎo)致設(shè)備絕緣損壞、燒毀或爆炸等。于是可以說(shuō)，電壓質(zhì)量是決定電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。影響電網(wǎng)質(zhì)量波動(dòng)的電壓干擾，主要包括電壓偏移、三相不平衡、電壓波動(dòng)與閃變、電壓的諧波分量、電壓跌落和瞬時(shí)斷電等幾個(gè)情況。1.2.11.2.1 電壓干擾的方面電壓干擾的方面 從電力系統(tǒng)和電力用戶共同關(guān)心的問(wèn)題來(lái)看，電能質(zhì)量可以歸

11、結(jié)為：電能質(zhì)量=供電質(zhì)量=電壓質(zhì)量+供電可靠性。其中，供電可靠性包括系統(tǒng)的容量和安全性，而對(duì)于電壓質(zhì)量問(wèn)題則主要包括：電壓偏移、電壓跌落和瞬時(shí)斷電、電壓三相不平衡、電壓波動(dòng)與閃變、電壓的諧波分量等。1.2.1.11.2.1.1 電壓偏移電壓偏移電壓偏移是指電力系統(tǒng)中某一運(yùn)行點(diǎn)的實(shí)際電壓與系統(tǒng)標(biāo)稱電壓不符的情況，該運(yùn)行點(diǎn)的電壓偏差是衡量供電系統(tǒng)正常運(yùn)行與否的一項(xiàng)主要指標(biāo)。供電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，某一節(jié)點(diǎn)的實(shí)際電壓與系統(tǒng)標(biāo)稱電壓之差對(duì)系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的百分比稱為該節(jié)點(diǎn)的電壓偏差。其數(shù)學(xué)表達(dá)式如式(1-1)所示： (1-1)%100nnreuuuu 式中：-電壓偏差；u -實(shí)際電壓；eur -系統(tǒng)標(biāo)稱電壓。

12、nu電力系統(tǒng)中的負(fù)荷以及發(fā)電機(jī)組的出力隨時(shí)發(fā)生變化，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)隨著運(yùn)行方式的改變而改變，系統(tǒng)故障等因素都將引起電力系統(tǒng)功率的不平衡。系統(tǒng)無(wú)功功率的不平衡是引起系統(tǒng)電壓偏移的主要原因。輸電線路過(guò)長(zhǎng)，輸送容量過(guò)大，導(dǎo)線參數(shù)不匹配等輸電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不合理也能導(dǎo)致電壓偏移。電壓偏移時(shí)，用電設(shè)備運(yùn)行性能惡化，運(yùn)行效率降低，可能由于過(guò)電壓而損壞設(shè)備。輸電線路的輸送功率受功率穩(wěn)定極限的限制，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行電壓偏低時(shí)，輸電線路功率極限會(huì)大幅度降低，可能產(chǎn)生系統(tǒng)的不穩(wěn)定現(xiàn)象，甚至導(dǎo)致電力系統(tǒng)崩潰，造成系統(tǒng)的解列。當(dāng)系統(tǒng)電壓偏低時(shí)，電網(wǎng)的有功功率損耗、無(wú)功功率損耗以及電壓損失都將增加；系統(tǒng)電壓偏高，電網(wǎng)的電暈損耗也將增大

13、，這些都會(huì)使供電成本增加。 第頁(yè)1.2.1.21.2.1.2 電壓跌落和瞬時(shí)斷電電壓跌落和瞬時(shí)斷電 電壓跌落是指供電電壓的均方根值在短時(shí)間內(nèi)突然下降的情況。電壓跌落的幅值、持續(xù)時(shí)間和相位跳變是標(biāo)稱電壓跌落的最重要的三個(gè)特征量。電壓跌落的幅值是指跌落時(shí)的電壓的均方根值與額定電壓的均方根值的比值；從電壓跌落發(fā)生到結(jié)束之間的時(shí)間為持續(xù)時(shí)間；電壓跌落時(shí)還往往伴隨著電壓相位的突然改變，稱為相位跳變。當(dāng)電壓均方根值降低到接近于零時(shí)，稱為電壓中斷。根據(jù)中斷持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，電壓中斷又可以分為長(zhǎng)時(shí)間中斷和短時(shí)間中斷。對(duì)長(zhǎng)短時(shí)間中斷的持續(xù)時(shí)間，其定義還未統(tǒng)一，一般將23 分鐘以內(nèi)的中斷定義為短時(shí)間中斷，3 分鐘以

14、上的為長(zhǎng)時(shí)間中斷。短時(shí)間中斷又稱為瞬間斷電，它可以引起燈光熄滅、顯示屏幕空白，甚至破壞正常的生產(chǎn)過(guò)程，使計(jì)算機(jī)信息丟失，控制系統(tǒng)失靈。瞬間斷電往往給用戶帶來(lái)不便甚至是嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，產(chǎn)生不良的社會(huì)影響。 當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生短路故障、感應(yīng)電機(jī)啟動(dòng)、雷擊、開(kāi)關(guān)操作、變壓器及電容器組的投切時(shí)，均有可能導(dǎo)致電壓跌落。其中，短路故障、感應(yīng)電機(jī)啟動(dòng)和雷擊又是電壓跌落的主要誘因。電力系統(tǒng)中的永久性故障可以被斷路器清除，但這也就導(dǎo)致了該線路上的長(zhǎng)時(shí)間供電中斷的故障，當(dāng)保護(hù)動(dòng)作可以短時(shí)間內(nèi)重新供電時(shí)，這種故障就轉(zhuǎn)化為短時(shí)間中斷。1.2.1.31.2.1.3 電壓三相不平衡電壓三相不平衡電力系統(tǒng)電壓三相不平衡可以分

15、為事故性不平衡和正常性不平衡兩類。電壓事故性不平衡是由系統(tǒng)中各種非對(duì)稱性故障引起，比如單相接地短路、兩相接地短路或兩相相間短路等。正常性不平衡是電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行情況下，由供電環(huán)節(jié)的不平衡或用電環(huán)節(jié)的不平衡引起的。供電環(huán)節(jié)一般涉及到發(fā)電機(jī)、變壓器和線路，其中供電線路的不平衡是引起電壓不平衡的主要因素；用電環(huán)節(jié)的三相負(fù)荷不對(duì)稱是引起系統(tǒng)電壓不平衡的主要因素。 系統(tǒng)電壓的三相不平衡會(huì)對(duì)電氣設(shè)備產(chǎn)生不良影響。負(fù)序電壓會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，引起電動(dòng)機(jī)振動(dòng)，同時(shí)增加電動(dòng)機(jī)的銅耗，使得電動(dòng)機(jī)的效率降低；由于電壓的三相不平衡，換流器會(huì)產(chǎn)生較大的諧波，這就會(huì)對(duì)換流器的諧波治理提出更高的要求；電壓三相不平衡系

16、統(tǒng)的負(fù)序分量過(guò)大，可能導(dǎo)致一些相關(guān)的保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，威脅到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行；電壓三相不平衡還會(huì)增加線路上的附加損耗，降低電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。1.2.1.41.2.1.4 電壓波動(dòng)與閃變電壓波動(dòng)與閃變 電壓波動(dòng)是電壓的均方根值一系列的相對(duì)快速變動(dòng)或連續(xù)改變的現(xiàn)象，其變化周期大于工頻周期。在配電系統(tǒng)運(yùn)行中，這種電壓波動(dòng)現(xiàn)象有可能多次出現(xiàn)，變化過(guò)程可能是規(guī)則的、不規(guī)則的，或是隨機(jī)的。引起電壓波動(dòng)的原因是多種多樣的：配電系統(tǒng)的短路故障或開(kāi)關(guān)操作，無(wú)功功率補(bǔ)償裝置或大型整流設(shè)備的投切，功率沖擊性波動(dòng)負(fù)荷都可能導(dǎo)致電壓波動(dòng)，其中以波動(dòng)性負(fù)荷為電壓波動(dòng)的主要誘因。 電壓波動(dòng)會(huì)引起部分電氣設(shè)備不能正

17、常工作，但由于實(shí)際情況中電壓波動(dòng)值往往小于電氣設(shè)備的電壓敏感值，所以它很少造成電氣設(shè)備的損壞。但在辦公、商用和民用設(shè)備的照明電光源中，白熾燈占很大比例，而白熾燈的電功率與電源電壓的平方成正比，受電壓波動(dòng)的影響較大。因此，研究電壓波動(dòng)的影響時(shí)，通常選白熾燈光照設(shè)備受影響的程度作為判斷電壓波動(dòng)是否可以接受的依據(jù)。電光源的電壓波動(dòng)造成燈光照度不穩(wěn)定 第頁(yè)引起人眼的視覺(jué)反應(yīng)稱為閃變。1.2.1.51.2.1.5 電壓的諧波分量電壓的諧波分量諧波是一個(gè)周期電氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數(shù)倍。諧波一般是在穩(wěn)態(tài)情況下出現(xiàn)的，產(chǎn)生諧波的畸變波形是連續(xù)的或至少持續(xù)幾秒種，但有的暫態(tài)動(dòng)作引起的波形畸變也

18、可能持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)，這種情況下就可能會(huì)導(dǎo)致諧波的出現(xiàn)。20 世紀(jì)80 年代以來(lái)，電力電子學(xué)已經(jīng)逐漸成為一門新興的科學(xué)，與之對(duì)應(yīng)的現(xiàn)代電力電子技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展。電力電子裝置在實(shí)現(xiàn)功率控制和處理的同時(shí)，都將不可避免地產(chǎn)生非正弦波形，向電力系統(tǒng)注入諧波電流，使得公共連接點(diǎn)的電壓波形產(chǎn)生畸變，從而影響電能質(zhì)量。 諧波的污染與危害主要表現(xiàn)在對(duì)電力和信號(hào)的干擾影響方面。在電力危害方面，諧波會(huì)導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)電機(jī)等的附加損耗增加，縮短使用壽命；會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓，造成電氣元件及設(shè)備的故障與損壞；會(huì)造成電能計(jì)量的錯(cuò)誤。在信號(hào)干擾方面，諧波會(huì)對(duì)通信系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾，使電信質(zhì)量下降；會(huì)使自動(dòng)控制和保護(hù)裝置不正確動(dòng)作；會(huì)危

19、害功率處理器的正常運(yùn)行。1.2.21.2.2 電壓質(zhì)量問(wèn)題的重要性電壓質(zhì)量問(wèn)題的重要性總的來(lái)說(shuō)，電能質(zhì)量關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的總體效益，是國(guó)家發(fā)展和人民生活進(jìn)步的基本條件與保障。在近五到十年，隨著高新技術(shù)尤其是信息技術(shù)的飛速發(fā)展，基于計(jì)算機(jī)，微處理器控制的用電設(shè)備和電力電子設(shè)備在系統(tǒng)中的大量使用，他們對(duì)系統(tǒng)干擾比機(jī)電設(shè)備更敏感，因此對(duì)電壓質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。一旦出現(xiàn)電壓質(zhì)量問(wèn)題，輕則造成設(shè)備故障,重則造成整個(gè)系統(tǒng)的損壞，由此帶來(lái)的損失是難以估量的。據(jù)報(bào)道，1995 年美國(guó)工業(yè)由于電源電壓質(zhì)量問(wèn)題造成的損失超過(guò) 200 億美元。在電壓質(zhì)量問(wèn)題中尤其要注意的是電壓跌落和瞬時(shí)斷電兩種干擾，而且因電壓跌落

20、而引起的事故次數(shù)大約是因完全供電中斷而引起的事故次數(shù)的 10 倍。專家們認(rèn)為，電壓跌落與瞬時(shí)斷電已上升為最重要的電能質(zhì)量問(wèn)題之一，應(yīng)引起足夠的重視。1.31.3 引起電壓干擾的原因與解決辦法引起電壓干擾的原因與解決辦法引起電壓干擾的原因多種多樣，但總體來(lái)說(shuō)可以分為如下幾種類型：表 1.1 引起電壓干擾的原因類型擾動(dòng)性質(zhì)特征指標(biāo)產(chǎn)生原因后果解決方法諧波穩(wěn)態(tài)諧波頻譜電壓、電流波形非線性負(fù)載、固態(tài)開(kāi)關(guān)負(fù)載設(shè)備過(guò)熱、繼電保護(hù)誤動(dòng)、設(shè)備絕緣破壞有源、無(wú)源濾波三相不對(duì)稱穩(wěn)態(tài)不平衡因子不對(duì)稱負(fù)載設(shè)備過(guò)熱、繼電保護(hù)誤動(dòng)、通信干擾靜止無(wú)功補(bǔ)償陷波穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間、幅值調(diào)速驅(qū)動(dòng)器計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)錯(cuò)誤、通信電容器、隔離電感器

21、 第頁(yè)干擾電壓閃變穩(wěn)態(tài)波動(dòng)幅值、出現(xiàn)頻率、調(diào)制頻率電弧爐、電機(jī)啟動(dòng)伺服電機(jī)運(yùn)行不正常靜止無(wú)功補(bǔ)償諧振暫態(tài)暫態(tài)波形、峰值、持續(xù)時(shí)間線路、負(fù)載和電容器組的投切設(shè)備絕緣破壞、損壞電力電子設(shè)備濾波器、隔離變壓器、避雷器脈沖暫態(tài)暫態(tài)上升時(shí)間、峰值、持續(xù)時(shí)間閃電電擊線路、感性電路開(kāi)合設(shè)備絕緣破壞避雷器瞬時(shí)電壓上升、瞬時(shí)電壓下降暫態(tài)幅值、持續(xù)時(shí)間、瞬時(shí)值/時(shí)間遠(yuǎn)端發(fā)生故障、電機(jī)啟動(dòng)設(shè)備停運(yùn)、敏感負(fù)載不能正常運(yùn)行不間斷電源、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器噪聲穩(wěn)態(tài)/暫態(tài)幅值、頻譜不正常接地、固態(tài)開(kāi)關(guān)負(fù)載微處理器控制設(shè)備不正常運(yùn)行正確接地、濾波器 1.3.11.3.1 引起電壓干擾的原因引起電壓干擾的原因根據(jù)表 1-1 能夠看出

22、，引起電壓干擾的起因可大致分為兩類：（1）內(nèi)因。系統(tǒng)中本身接有干擾性負(fù)荷，如電弧爐、整流器、單相負(fù)荷等。這些負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)面影響，如諧波、無(wú)功沖擊、負(fù)序等主要根源就在于非線性負(fù)荷側(cè)。而且，這些負(fù)面影響可能通過(guò) pcc（公共連接點(diǎn)）波及其他終端用戶。（2）外因。雷電、外力破壞、樹(shù)枝影響、配電設(shè)備故障、電容器投切、線路切換、大功率電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)等都可能干擾系統(tǒng)，造成斷電或電壓下降，甚至影響到相鄰線路，導(dǎo)致有害影響蔓延。1.3.21.3.2 解決電壓質(zhì)量波動(dòng)的措施解決電壓質(zhì)量波動(dòng)的措施 電壓質(zhì)量是穩(wěn)定電能質(zhì)量的關(guān)鍵，在實(shí)際生產(chǎn)中，通常有兩種方法來(lái)提高電能質(zhì)量，第一種是改善負(fù)荷特性，降低用戶設(shè)備對(duì)電能質(zhì)

23、量的敏感程度，使具有更高的抗擾動(dòng)的能力；第二種方法就是加裝補(bǔ)償裝置，來(lái)抵消系統(tǒng)中的干擾，使用戶側(cè)的電能減少不必要的擾動(dòng)。實(shí)際中，第二種方法被廣泛的采用，不僅加裝補(bǔ)償裝置簡(jiǎn)單、方便、易于調(diào)節(jié)，而且獲得收益更高，電壓質(zhì)量更穩(wěn)定?，F(xiàn)在，補(bǔ)償裝置有了很大的發(fā)展，除了傳統(tǒng)的并聯(lián)電容器、有載調(diào)壓變壓器、同步調(diào)相機(jī)等外，還有許多新興基于電力電子技術(shù)的補(bǔ)償裝置，極大地改善了電網(wǎng)中的電能質(zhì)量。1.41.4 儲(chǔ)能設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀儲(chǔ)能設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀現(xiàn)階段，可應(yīng)用于配電網(wǎng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)主要有下面幾類：超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)、蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)和超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)。1.超導(dǎo)儲(chǔ)能（smes）超導(dǎo)儲(chǔ)能是利用超導(dǎo)線制成的線圈，將電

24、網(wǎng)供電勵(lì)磁產(chǎn)生的磁場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在需要時(shí)再送回電網(wǎng)或直接給負(fù)荷供電。由于超導(dǎo)儲(chǔ)能存儲(chǔ)的電磁能不經(jīng)過(guò)其它形式的能量轉(zhuǎn)換，且線圈在接近零下 273的低溫環(huán)境下電阻很小，所以其能量損耗很少，轉(zhuǎn)換效率 第頁(yè)可達(dá)到 95%以上。此外，超導(dǎo)儲(chǔ)能還有調(diào)節(jié)容易，不受地域限制，維護(hù)方便，無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。超導(dǎo)儲(chǔ)能正得到越來(lái)越深入的研究，但其也有冷卻費(fèi)用高，對(duì)磁場(chǎng)環(huán)境和電流強(qiáng)度等敏感的缺點(diǎn)。2.蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)（bess）蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)是最早的多次利用電源，由于各種原因在電力系統(tǒng)中一直沒(méi)有受到重視。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，使蓄電池的直流形式的電能可以轉(zhuǎn)變成交流電并入電網(wǎng)或供應(yīng)交流用戶。現(xiàn)在一般用蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)解決變電

25、站操作電源問(wèn)題，有時(shí)也用蓄電池儲(chǔ)能來(lái)協(xié)助無(wú)功補(bǔ)償裝置，或用于抑制電壓波動(dòng)和閃變。然而蓄電池的充電電壓不能太高，要求充電器具有穩(wěn)壓和限壓功能。蓄電池的充電電流不能過(guò)大，要求充電器具有穩(wěn)流和限流功能，所以它的充電回路也比較復(fù)雜。另外，電池受充放電電流的限制，充電時(shí)間長(zhǎng)，一般為十幾小時(shí)，充放次數(shù)僅數(shù)百次，因此限制了使用壽命，導(dǎo)致維修費(fèi)用較高。如果過(guò)度充電或短路容易爆炸，而且由于在蓄電池中使用了鉛等有害金屬，其容易造成環(huán)境污染3. 飛輪儲(chǔ)能（fes）早在 50 年代就有人提出了利用高速旋轉(zhuǎn)的飛輪來(lái)存儲(chǔ)能量，并將其用于電動(dòng)汽車的設(shè)想。90 年代以來(lái)，超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)研究進(jìn)展很快，配合真空技術(shù)，把電機(jī)的摩擦

26、損耗和風(fēng)損耗降到了最低限度。另外，高強(qiáng)度的碳素纖維合成材料的出現(xiàn)，大大增加了動(dòng)能儲(chǔ)量。這些都對(duì)飛輪儲(chǔ)能的發(fā)展產(chǎn)生了重要的影響。飛輪儲(chǔ)能與外界交換能量通過(guò)電動(dòng)/發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。當(dāng)飛輪儲(chǔ)存能量時(shí)，飛輪儲(chǔ)能作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，飛輪加速；當(dāng)飛輪釋放能量時(shí)，飛輪儲(chǔ)能作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，飛輪減速。飛輪儲(chǔ)能一般應(yīng)用在系統(tǒng)調(diào)峰和對(duì)增加系統(tǒng)穩(wěn)定性方面。但是由于飛輪系統(tǒng)的組成和控制相當(dāng)復(fù)雜，導(dǎo)致其造價(jià)較為昂貴，對(duì)材料要求較高，安全性和可靠性不穩(wěn)定。4.超級(jí)電容器儲(chǔ)能超級(jí)電容器(super capacitors)是近幾十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外發(fā)展起來(lái)的一種介于常規(guī)電容器與化學(xué)電池二者之間的新型儲(chǔ)能元件。它具備傳統(tǒng)電容那樣的放電功率，也具

27、備化學(xué)電池儲(chǔ)備電荷的能力。與傳統(tǒng)電容相比，具備達(dá)到法拉級(jí)別的超大電容量、較高的能量、較寬的工作溫度范圍和極長(zhǎng)的使用壽命，充放電循環(huán)次數(shù)可達(dá)十萬(wàn)次以上，且不用維護(hù)；與化學(xué)電池相比，具備較高的比功率，且對(duì)環(huán)境無(wú)污染。因此，超級(jí)電容器是一種高效、實(shí)用、環(huán)保的能量存儲(chǔ)裝置，它優(yōu)越的性能得到各方的重視，目前發(fā)展十分迅速。圖 1-1 幾種超級(jí)電容的外部結(jié)構(gòu)1.51.5 本章小結(jié)本章小結(jié) 第頁(yè)本章描述了現(xiàn)在社會(huì)隨著科技的發(fā)展，人們的生產(chǎn)和生活對(duì)電網(wǎng)電壓的質(zhì)量問(wèn)題要求越來(lái)越高，于是電能質(zhì)量這一概念就被人提出。在最近的時(shí)間里，補(bǔ)償裝置有了很大的發(fā)展，除了傳統(tǒng)的并聯(lián)電容器、有載調(diào)壓變壓器、同步調(diào)相機(jī)等外，還有許多

28、新興基于電力電子技術(shù)的補(bǔ)償裝置，極大地改善了電網(wǎng)中的電能質(zhì)量。各種電力電子器件對(duì)提高電網(wǎng)中電能的質(zhì)量起到了極大地作用，但是仍然有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。 第頁(yè)2 2 超級(jí)電容器簡(jiǎn)介超級(jí)電容器簡(jiǎn)介采用電化學(xué)雙電層原理的超級(jí)電容器雙電層電容器（electric double layer capacitor；edlc）,也叫功率電容器（power capacitor）,是一種介于普通電容器和二次電池之間的一種新型儲(chǔ)能裝置。超級(jí)電容器集高能量密度、高功率密度、長(zhǎng)壽命等特性于一身, 具有工作溫度寬、可靠性高、可快速循環(huán)充放電和長(zhǎng)時(shí)間放電等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用作微機(jī)的備用電源、太陽(yáng)能充電器、報(bào)警裝置、家用電器、照相機(jī)閃

29、光燈和飛機(jī)的點(diǎn)火裝置等, 尤其是在電動(dòng)汽車領(lǐng)域中的開(kāi)發(fā)應(yīng)用已引起舉世的廣泛重視。2.12.1 超級(jí)電容器的產(chǎn)生背景超級(jí)電容器的產(chǎn)生背景 1879年，亥姆霍茨(helmholtz)發(fā)現(xiàn)界面雙電層現(xiàn)象，提出了平板電容器的解釋模型，但直到1957年becker獲得了雙電層電容器的專利，才使得超級(jí)電容器的產(chǎn)品化有了新的突破。到目前超級(jí)電容器已有50多年的發(fā)展歷史，其間對(duì)于超級(jí)電容器的研究主要集中在尋找電極活性物質(zhì)作為電極的研究上。今后人們將會(huì)繼續(xù)研究與開(kāi)發(fā)新穎的電極材料、選擇合適的電解液、優(yōu)化電容器的組裝技術(shù) 。目前電極材料可以分為三類：第一類是碳材料；第二類是過(guò)渡金屬氧化物；第三類是導(dǎo)電聚合物材料。

30、實(shí)際上，后兩種物質(zhì)作電極的性能要優(yōu)于碳材料，但昂貴的貴金屬材料以及性能不穩(wěn)定的導(dǎo)電聚合物摻雜，使得后兩類超級(jí)電容器的研究多限于實(shí)驗(yàn)室，短期內(nèi)不太可能進(jìn)行商業(yè)化。此外，還有使用不同正負(fù)電極材料的非對(duì)稱型超級(jí)電容器(也稱混合超級(jí)電容器或雜化超級(jí)電容器)，其儲(chǔ)能能力大大增加 。在超級(jí)電容器的產(chǎn)業(yè)化上，最早是1980年nectokin與1987年松下三菱的產(chǎn)品。到20世紀(jì)90年代，econd和elit推出了適合于大功率啟動(dòng)動(dòng)力場(chǎng)合的電化學(xué)電容器。如今，panasonic、nec、epcos、maxwell、powerstor、evans，saft，capxx，ness等公司在超級(jí)電容器方面的研究均非常

31、活躍。總的來(lái)說(shuō)，目前美國(guó)、日本、俄羅斯的產(chǎn)品幾乎占據(jù)了整個(gè)超級(jí)電容器市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的基本上都是雙電層電容器 。2.22.2 超級(jí)電容器的原理及分類超級(jí)電容器的原理及分類按采用的電極不同，超級(jí)電容器主要有以下幾種類型：碳基電極電容器、貴金屬氧化物電極電容器和導(dǎo)電聚合物電極電容器等類型，現(xiàn)在應(yīng)用最為廣泛的為碳基超級(jí)電容器。按存儲(chǔ)電能的機(jī)理不同，超級(jí)電容器可以分為兩種類型，一種是“雙電層電容器”(double layer capacitor，dlc)，其電容的產(chǎn)生主要基于“電極/電解液”上電荷分離所產(chǎn)生，如碳基電極電容器；另一種則被稱為“法拉第準(zhǔn)電容”(faradic pseundo capaci

32、tance)，由貴金屬或貴金屬氧化物電極等組成，其電容的產(chǎn)生是基于電活性離子在貴金屬表面發(fā)生欠電位沉積，或在貴金屬氧化物表面及體相中發(fā)生氧化還原反應(yīng)而產(chǎn)生的吸附電容，該類電容的產(chǎn)生機(jī)制與雙電層電容不同，并伴隨電荷傳遞的過(guò)程發(fā)生，通常具有更大的比容性，但由于貴金屬價(jià)格昂貴，因此此種電容一般用于軍事領(lǐng)域。碳基超級(jí)電容器(double layer capacitor，dlc)是如今應(yīng)用最為廣泛的一種超級(jí)電容器，它的電極材料由碳材料構(gòu)成，使用有機(jī)電解液作為介質(zhì)，活性炭與電解液之間形成離子雙電層，通過(guò)極化電解液來(lái)儲(chǔ)能，能量貯存于雙電層和電極內(nèi)部，電化學(xué)雙電層 第頁(yè)電容器的性能在很大程度上取決于碳材料的性

33、質(zhì)，電極材料的表面積、粒徑分布、電導(dǎo)率、電化學(xué)穩(wěn)定性等因素都能影響電容器的性能。其原理如圖2-2所示。圖 2-1 超級(jí)電容原理圖當(dāng)用直流電源為超級(jí)電容器單體充電時(shí)，電解質(zhì)中的正、負(fù)離子聚集到固體電極表面，形成“電極/溶液”雙電層，用以貯存電荷。雙電層厚度的形成，依賴于電解質(zhì)的濃度和離子的尺寸，其容量正比于電極表面積，而與“電極/溶液”雙電層的厚度成反比；其貯能量受電極材料表面積、多孔電極孔隙率和電解質(zhì)活度等因素的影響。2.32.3 超級(jí)電容器的特點(diǎn)超級(jí)電容器的特點(diǎn)超級(jí)電容器作為一支新型的儲(chǔ)能元件，具有以下顯著特點(diǎn)：（1）超級(jí)電容的電容量非常高（0.1f50 000f） ，比同體積鉭、鋁電解電容

34、器的電容量大 2 00050 000 倍；（2）漏電流極小，具有電壓記憶功能，電壓保持時(shí)間長(zhǎng)；（3）功率密度高，可作為功率輔助器，提供大電流；（4）充放電效率高，具有超長(zhǎng)的自身壽命和循環(huán)壽命，充放電次數(shù)大于 10 萬(wàn)次；（5）對(duì)過(guò)充放電有一定的承受能力，短時(shí)間的過(guò)電壓不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，能夠反復(fù)的、穩(wěn)定的充放電；（6）比蓄電池安全，短路狀態(tài)下，超級(jí)電容器不會(huì)發(fā)生爆炸；（7）溫度范圍寬-40+70，而一般電池則只有 0+60；（8）維護(hù)費(fèi)用少，材料環(huán)保，無(wú)污染。但是，目前超級(jí)電容器還在研究和發(fā)展階段，理所當(dāng)然的會(huì)有一些需要改進(jìn)的方面，比如說(shuō)能量密度較低，體積能量密度較差，和電解電容器相比，工

35、作電壓較低，作為非水系電解液要求高純度、無(wú)水，并且非水系電解液對(duì)于裝配環(huán)境要求嚴(yán)格，造價(jià)較高。鑒于其優(yōu)良特性，超級(jí)電容器非常適合在多種系統(tǒng)中應(yīng)用。2.42.4 超級(jí)電容器的應(yīng)用超級(jí)電容器的應(yīng)用超級(jí)電容器作為大功率物理二次電源，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域用途十分廣泛：各發(fā)達(dá)國(guó)家都把超級(jí)電容的研究列為國(guó)家重點(diǎn)戰(zhàn)略研究項(xiàng)目。1996年歐共體制定了超級(jí)電容器的發(fā)展計(jì)劃，日本“新陽(yáng)光計(jì)劃”中列出了超級(jí)電容器的研制，美國(guó)能源部及國(guó)防部也制 第頁(yè)定了發(fā)展超級(jí)電容器的研究計(jì)劃 。我國(guó)從80年代開(kāi)始研究超級(jí)電容器，北京有色金屬研究總院、錦州電力電容器有限責(zé)任公司、北京科技大學(xué)、北京化工大學(xué)、北京理工大學(xué)等也陸續(xù)開(kāi)展超級(jí)電

36、容器相關(guān)研究工作。2005年，中國(guó)科學(xué)院電工所完成了用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的300 wit1 kw超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)工作。2006年8月，世界首條超級(jí)電容公交商業(yè)示范線在上海率先啟動(dòng)，上海振華港機(jī)利用超級(jí)電容器作為輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)儲(chǔ)能裝置實(shí)現(xiàn)了綠色，取得良好效果。2008年8月，北京理工大學(xué)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的純電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)用到北京奧運(yùn)用電動(dòng)客車中。雖然針對(duì)超級(jí)電容器研究成果頗豐，但整體來(lái)看，我國(guó)的研究與應(yīng)用水平明顯落后于世界先進(jìn)水平。目前超級(jí)電容器正逐漸步入成熟期，市場(chǎng)越來(lái)越大，有越來(lái)越多的公司聚焦到生產(chǎn)超級(jí)電容器上。超級(jí)電容器主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面：(1) 超級(jí)電容器在便攜式儀器

37、儀表中如驅(qū)動(dòng)微電機(jī)、繼電器、電磁閥中可以替代電池工作，它可以避免由于瞬間負(fù)載變化而產(chǎn)生的誤操作；(2)應(yīng)用在500a以下的，主要作為主供電的后備電源。在數(shù)字調(diào)頻音響系統(tǒng)、可編程消費(fèi)電子產(chǎn)品、洗衣機(jī)等中作為cmos、ram、ic的時(shí)鐘電源并在測(cè)量?jī)x器、自動(dòng)控制模塊等中提供高溫85條件下系統(tǒng)時(shí)鐘電源；(3)超級(jí)電容器技術(shù)還可應(yīng)用在移動(dòng)無(wú)線通訊設(shè)備中。這些設(shè)備往往采用脈沖的方式保持聯(lián)絡(luò)，由于超級(jí)電容器的瞬時(shí)充放電能力強(qiáng)，可以提供的功率大，因此在這一領(lǐng)域的應(yīng)用也非常廣闊。(4)在眾多大型石化、電子、紡織等企業(yè)的重要電力系統(tǒng)特別是在大功率系統(tǒng)上的瞬態(tài)穩(wěn)壓穩(wěn)流，超級(jí)電容器是幾乎不可替代的器件。另外，芯片企

38、業(yè)在選址時(shí)考慮電力的波動(dòng)也是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié),而超級(jí)電容器系統(tǒng)則可以完全解決這個(gè)問(wèn)題；(5)超級(jí)電容器在短時(shí)ups系統(tǒng)、電磁操作機(jī)構(gòu)電源、太陽(yáng)能電源系統(tǒng)、汽車防盜系統(tǒng)、汽車音響系統(tǒng)等系統(tǒng)上也具有不可替代的作用。在風(fēng)力發(fā)電或太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中，由于風(fēng)力與太陽(yáng)能的不穩(wěn)定性，會(huì)引起蓄電池反復(fù)頻繁充電，導(dǎo)致壽命縮短，超級(jí)電容器可以吸收或補(bǔ)充電能的波動(dòng)，解決這一問(wèn)題；(6)超級(jí)電容器在電動(dòng)汽車、混合燃料汽車和特殊載重車輛方面也有著巨大的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)潛力。作為電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力電源，可以單獨(dú)使用超級(jí)電容器或?qū)⑵渑c蓄電池聯(lián)用。這樣，超級(jí)電容器在用作電動(dòng)汽車的短時(shí)驅(qū)動(dòng)電源時(shí)，可以在汽車啟動(dòng)和爬坡時(shí)

39、快速提供大電流從而獲得大功率以提供強(qiáng)大的動(dòng)力；在正常行駛時(shí)由蓄電池快速充電；在剎車時(shí)快速存儲(chǔ)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的瞬時(shí)大電流，回收能量，從而減少電動(dòng)汽車對(duì)蓄電池大電流放電的限制，延長(zhǎng)蓄電池的循環(huán)使用壽命，提高電動(dòng)汽車的實(shí)用性；(7)超級(jí)電容器在電動(dòng)助力車市場(chǎng)上的應(yīng)用也正在擴(kuò)展。電動(dòng)助力車上的蓄電池由于其充放電電流要求苛刻，能量難以進(jìn)行瞬時(shí)回收，而超級(jí)電容器非常容易滿足這些要求。超級(jí)電容器在電動(dòng)助力車起動(dòng)、加速與爬坡時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行能源補(bǔ)充，并在剎車時(shí)完全回收能量，提高系統(tǒng)性能。2.52.5 本章小結(jié)本章小結(jié)本章主要介紹了超級(jí)電容的產(chǎn)生背景、原理、特點(diǎn)以及應(yīng)用范圍。從基本上講解了超級(jí)電容這一新型的電網(wǎng)補(bǔ)償裝置

40、的原理及發(fā)展，其優(yōu)良的性能是它迅速成為了現(xiàn)在研究的一個(gè)熱點(diǎn)。 第頁(yè) 第頁(yè)3 3 超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制技術(shù)超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制技術(shù)3.13.1 超級(jí)電容器的等效電路模型超級(jí)電容器的等效電路模型 超級(jí)電容的基本結(jié)構(gòu)包括：集電板、電極、電解質(zhì)和隔離膜。超級(jí)電容的儲(chǔ)能原理基于多孔材料“電極/溶液”界面的雙電層結(jié)構(gòu)，從阻抗角度分析，等效電路為一般的rc電路，其等效電路如圖2-5所示。其中，epr為等效并聯(lián)內(nèi)阻，esr為等效串聯(lián)內(nèi)阻，c為等效容抗，l為等效感抗。epr主要影響超級(jí)電容的漏電流，從而影響超級(jí)電容的長(zhǎng)期儲(chǔ)能性能，epr通常很大，可以達(dá)到幾萬(wàn)歐姆，所以漏電流非常小。l代表超級(jí)電容

41、器的感性成分，他是與工作頻率有關(guān)的分量。圖3-1 超級(jí)電容的等效電路模型3.23.2 超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)基本理論超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)基本理論隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，各行各業(yè)對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來(lái)越高，這也就使得它們對(duì)于電能質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，從而使得各種各樣的電能質(zhì)量控制裝置不斷接入配電系統(tǒng)之中。對(duì)于這些裝置，不僅要求其輸出電壓穩(wěn)定可靠，而且要求其輸出電壓正弦度好，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的研究，其控制技術(shù)得到了不斷的發(fā)展，由最早的開(kāi)環(huán)控制發(fā)展到輸出電壓瞬時(shí)反饋控制，由模擬控制逐漸發(fā)展到了全數(shù)字控制，性能有了極大的提高。而如今，變流技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)就是逆變器的數(shù)字控制方

42、法，并且出現(xiàn)了多種逆變器離散化的控制方法，主要包括數(shù)字pid控制、狀態(tài)反饋控制、無(wú)差拍控制、重復(fù)控制、模糊控制以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。這其中，最常用的方法是pid?？刂婆c其它控制方法相比，pid算法具有如下優(yōu)點(diǎn)：pid算法蘊(yùn)涵了動(dòng)態(tài)控制過(guò)程中過(guò)去、現(xiàn)在和將來(lái)的主要信息，可以使控制過(guò)程快速、準(zhǔn)確、平穩(wěn)，具有良好的控制效果；pid控制算法在設(shè)計(jì)過(guò)程中不過(guò)分依賴系統(tǒng)參數(shù)，因此系統(tǒng)參數(shù)的變化對(duì)控制效果的影響很小，控制的適應(yīng)性好，有較強(qiáng)魯棒性；pid算法簡(jiǎn)單明了，已經(jīng)形成了一套完整的設(shè)計(jì)和參數(shù)調(diào)整方法。但是，數(shù)字pid控制算法也不可避免的會(huì)有一些局限性。一方面是系統(tǒng)的采樣量化誤差降低了算法的分辨率，使得pi

43、d調(diào)節(jié)器的控制精度變差；另一方面，采樣和計(jì)算延時(shí)使得被控系統(tǒng)成為一個(gè)具有純時(shí)間滯后的系統(tǒng)，造成了pid調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)困難，穩(wěn)定域減小。隨著高速信號(hào)處理器dsp及高速a/d的出現(xiàn)，才使得數(shù)字pid技術(shù)有了進(jìn)一步應(yīng)用。 第頁(yè)3.33.3 超級(jí)電容器儲(chǔ)能控制系統(tǒng)主電路超級(jí)電容器儲(chǔ)能控制系統(tǒng)主電路眾所周知，電壓、頻率、波形和三相平衡是影響電壓質(zhì)量問(wèn)題的四個(gè)主要方面，其中包括用電的可靠性、穩(wěn)定性和連續(xù)性，電網(wǎng)系統(tǒng)要求盡量易于操作，合理利用和節(jié)約能源以及較少的維護(hù)費(fèi)用等。能夠影響電能質(zhì)量的電力網(wǎng)絡(luò)上的電氣干擾的情況主要包括：電壓的突然跌落和上升及電壓的完全中斷，電壓的諧波分量，電壓的波動(dòng)與閃變，電壓的三相不

44、平衡等，其中最為嚴(yán)重的電能質(zhì)量問(wèn)題就是電壓的突然跌落以及電壓的完全中斷。而如今超級(jí)電容器則可以很好的解決這問(wèn)題。本文主要研究超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)并聯(lián)在系統(tǒng)和負(fù)荷之間，通過(guò)整流器將電能儲(chǔ)存在超級(jí)電容器中。當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)向外供電時(shí)，逆變器將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能，通過(guò)變壓器將能量輸送回電網(wǎng)或負(fù)荷。由于超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)具有儲(chǔ)能單元，在配電系統(tǒng)發(fā)生供電電壓中斷時(shí)可以向負(fù)荷短時(shí)供電，所以，該系統(tǒng)可以有效抑制負(fù)荷擾動(dòng)造成的電壓波動(dòng)，在提高系統(tǒng)的供電能力和供電可靠性方面也有很好的作用。超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)的主電路結(jié)構(gòu)主要包括：整流單元、儲(chǔ)能單元和逆變單元。整流單元采用三相全橋整流器，給超級(jí)電容器充電以及為逆變單元

45、提供直流電能。逆變單元采用 igbt 組成的三相電壓型逆變器，通過(guò)變壓器與電網(wǎng)相聯(lián)。超級(jí)電容正常工作時(shí)，通過(guò) igbt 的通斷將直流側(cè)電壓轉(zhuǎn)換成交流側(cè)與電網(wǎng)同頻率的輸出電壓，就像一個(gè)電壓型逆變器，只不過(guò)其交流側(cè)輸出接的不是無(wú)源負(fù)載，而是電網(wǎng)。因此，當(dāng)僅考慮基波頻率時(shí)，可以將超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)等效為幅值和相位均可控制的交流同期電壓源。超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及連接方式如圖 3-2 所示：負(fù)載整流器逆變器超級(jí)電容器圖 3-2 超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.43.4 整流單元的選擇整流單元的選擇工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)的功率半導(dǎo)體器件是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的核心，半控型功率開(kāi)關(guān)元件的問(wèn)世標(biāo)志著現(xiàn)代電力電子技術(shù)時(shí)代的開(kāi)始

46、?，F(xiàn)代電力電子器件是指全控型的電力半導(dǎo)體器件，可分為雙極型、單極型和全控型三大類。現(xiàn)代電力電子器件向著全控化、集成化、高頻化、多功能化和智能化方向發(fā)展。雙極型功率開(kāi)關(guān)器件的主要特點(diǎn)是通態(tài)壓降低、阻斷電阻高和電流容量大，適用于較大容量的變流系統(tǒng)。其主要有電力晶體管(gtr)、門極可關(guān)斷晶閘管(gto)和靜電感應(yīng)晶閘管(sith)等。其中 gtr 具有控制方便和通態(tài)壓降低的優(yōu)點(diǎn)，但存在二次擊穿問(wèn)題和耐壓難以提高的缺點(diǎn)。一般應(yīng)用于幾十千伏安以下、開(kāi)關(guān)頻率低于 10khz 的場(chǎng)合。gto 是目前能做到耐壓最高、電流容量最大的功率 第頁(yè)開(kāi)關(guān)器件之一，現(xiàn)在最大容量可達(dá) 5000v、4500a。但其關(guān)斷增益

47、小，門極反向關(guān)斷電流較大。需設(shè)置專門的驅(qū)動(dòng)電路，開(kāi)關(guān)頻率一般為 12khz，多應(yīng)用在 200kva 以上的大容量變流設(shè)備中。sith 是大功率控開(kāi)關(guān)器件。它的通態(tài)電阻小、開(kāi)關(guān)速度快，可用于高頻感應(yīng)加熱電源。但其制造工藝復(fù)雜，成本較高。單極型功率開(kāi)關(guān)器件的典型產(chǎn)品主要有功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(mosfet)和靜電感應(yīng)晶體管(sit)。它們屬于電壓控制器件，驅(qū)動(dòng)功率小。mosfet 的電流容量和耐壓難以提高，多用于中小容量、開(kāi)關(guān)頻率較高的場(chǎng)合。sit 的輸出功率大，多用于高音質(zhì)音頻放大器、通訊設(shè)施和空間技術(shù)等領(lǐng)域。混合型功率開(kāi)關(guān)器件是由單極型和雙極型功率開(kāi)關(guān)器件集成混合制造，利用耐壓高、電流密度大、導(dǎo)通

48、壓降低的雙極型器件作為輸出級(jí)，同時(shí)利用輸入阻抗高、響應(yīng)速度快的單極型 mos 器件作為輸入級(jí)，兼有兩者的優(yōu)點(diǎn)。這類器件的典型產(chǎn)品有絕緣柵雙極晶體管(igbt)、mos 晶閘管(mct)和功率集成電路(pic)等。mct 是晶閘管和 mosfet 的混合集成，它阻斷電壓高，電流容量大，通態(tài)壓降和損耗小，開(kāi)關(guān)速度高，開(kāi)關(guān)損耗小，是最有發(fā)展前景的全控型功率半導(dǎo)體器件。但現(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用很少。pic 是指功率開(kāi)關(guān)器件與驅(qū)動(dòng)電路、控制電路、保護(hù)電路等的總體集成，使強(qiáng)電和弱電達(dá)到完美的結(jié)合，完成了信息與動(dòng)力的統(tǒng)一，推動(dòng)電力電子技術(shù)進(jìn)入智能化時(shí)代。但其耐壓和電流容量很小。igbt 是 mosfet 與 gtr

49、復(fù)合形成的一種新型器件，自八十年代中期以來(lái)發(fā)展十分迅速，開(kāi)關(guān)頻率已超過(guò) 20khz。它既具有功率 mosfet 的電壓驅(qū)動(dòng)、開(kāi)關(guān)頻率高、無(wú)二次擊穿問(wèn)題等優(yōu)點(diǎn)，又具有 gtr 通態(tài)電流大、反向阻斷電壓高等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，在開(kāi)關(guān)電源、電機(jī)控制以及其它要求開(kāi)關(guān)頻率高、損耗低的中小容量變流設(shè)備中，igbt 有取代功率 mosfet和 gtr 的趨勢(shì)，成為應(yīng)用最廣泛的功率開(kāi)關(guān)器件之一。基于以上對(duì)各種常用全控型功率開(kāi)關(guān)器件的對(duì)比分析，本文設(shè)計(jì)的三相橋式逆變器的功率開(kāi)關(guān)元件采用 igbt。三相全橋整流電路由于其較好的優(yōu)越性，在現(xiàn)如今的工業(yè)上取得了廣泛應(yīng)用。三相全橋式全控整流電路的電路如圖 3-3 所示。三相全

50、橋整流電路通過(guò)對(duì)兩組橋臂晶閘管元件的有序控制，可構(gòu)成電源系統(tǒng)對(duì)負(fù)載供電的 6 條回路。每一整流回路中含有 2 只晶閘管元件，1 只為共陰極組的某相元件；另 1 只則應(yīng)為共陽(yáng)極組的另一相元件。各整流回路的交流電源電壓為兩元件所在相間的線電壓，等值電路和單相半波可控整流電路相同。圖 3-3 三相全橋整流電路 第頁(yè)3.53.5 逆變器的選擇與控制逆變器的選擇與控制3.5.13.5.1 逆變器的選擇逆變器的選擇逆變電路根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同可分為兩種：直流側(cè)是電壓源的稱為電壓型逆變電路；直流側(cè)是電流源的稱為電流型逆變電路。它們也分別被稱為電壓源逆變電路（vsti）和電流源逆變電路（csti） 。電流

51、型逆變電路主要存在兩個(gè)缺陷：一是輸出電流中含有較大的紋波，用濾波器消除會(huì)影響高頻波形的產(chǎn)生；二是不便于調(diào)試和穩(wěn)定。另外還有軟開(kāi)關(guān)逆變器以及諧振式逆變器等，但這類逆變器主電路及控制過(guò)于復(fù)雜。因此，本設(shè)計(jì)采用的是三相電壓型逆變器，其逆變電路的結(jié)構(gòu)如圖 3-4 所示。4v1v1vd4vd3vd6vd5vd2vd3v6v4v5v + +- -電電網(wǎng)網(wǎng)c圖 3-4 三相電壓型逆變器功率器件的驅(qū)動(dòng)電路作為主電路和控制電路之間的接口，是電力電子裝置的重要環(huán)節(jié)，對(duì)整體性能影響很大。驅(qū)動(dòng)電路的性能，影響著功率器件的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、開(kāi)關(guān)時(shí)間、開(kāi)關(guān)損耗，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行效率、可靠性和安全性都有重要意義。驅(qū)動(dòng)電路的作用是將 d

52、sp 控制芯片輸出的 pwm 控制脈沖放大到足以驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)管，所以從原理上來(lái)講，驅(qū)動(dòng)電路主要起開(kāi)關(guān)功率放大作用，即脈沖放大器。但其重要性在于功率開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)特性與驅(qū)動(dòng)電路的性能密切相關(guān)，采用不同的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)相同的功率開(kāi)關(guān)器件，將得到不同的開(kāi)關(guān)特性。性能優(yōu)良的驅(qū)動(dòng)電路能改善功率開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)特性，從而減小開(kāi)關(guān)損耗，提高整個(gè)系統(tǒng)的效率及功率器件工作的可靠性。因此，驅(qū)動(dòng)電路的優(yōu)劣直接影響逆變器的性能。在功率變換裝置中，根據(jù)主電路的結(jié)構(gòu)，其功率開(kāi)關(guān)器件一般采用直接驅(qū)動(dòng)和隔離驅(qū)動(dòng)兩種方式。采用隔離驅(qū)動(dòng)方式時(shí)需要將多路驅(qū)動(dòng)電路、控制電路、主電路互相隔離，以免引起災(zāi)難性的后果。隔離驅(qū)動(dòng)可分為電磁隔離和光

53、電隔離兩種方式。光電隔離具有體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。本逆變電源控制系統(tǒng)選用美國(guó)國(guó)際整流公司(international rectifier，簡(jiǎn)稱 ir)生產(chǎn)的 ir2136 作為驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)芯片，它兼有光藕隔離(體積小)和電磁隔離(速度快)的優(yōu)點(diǎn)，適合中小功率變換裝置的驅(qū)動(dòng)器件。 第頁(yè)圖 3-5 ir2136 引腳圖 ir2136 三相逆變器驅(qū)動(dòng)器集成電路集成了 6 個(gè) mosfet 或 igbt 高電壓柵極驅(qū)動(dòng)器，能兼容 cmos 輸出或 lsttl 輸出，提供低至 3.3v 的邏輯，其可輸出的最大正向峰值驅(qū)動(dòng)電流為 120ma，而反向峰值驅(qū)動(dòng)電流為 250ma。此外，此集成電路支持堅(jiān)固耐

54、用的設(shè)計(jì)，提供高達(dá) 50v/ns 的 dv/dt 耐量和較低的 di/dt 驅(qū)動(dòng)電流，防止噪音干擾。它的性能超過(guò)光藕或變壓器，支持高頻工作，死區(qū)時(shí)間低至 250ns，一般接通/關(guān)斷時(shí)間為 400ns。同時(shí)，它的內(nèi)部集成有過(guò)流、欠壓、防直通等保護(hù)功能和 en 使能端，使用戶能夠可靠地保護(hù)被驅(qū)動(dòng)的功率管，外部的 rc 網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)延時(shí)能夠自動(dòng)清除過(guò)流故障，且當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，可通過(guò) fault 端口聲光報(bào)警。正常工作時(shí)，輸入 ir2136 的 6 路觸發(fā)脈沖經(jīng)過(guò)輸入信號(hào)處理器處理后變?yōu)?6 路輸出脈沖，驅(qū)動(dòng)下橋臂功率管的信號(hào) lin 1- lin3 經(jīng)過(guò)輸出驅(qū)動(dòng)器功放后，直接送往被驅(qū)動(dòng)功率器件。而驅(qū)動(dòng)上橋

55、臂功率管的信號(hào) hin1-hin3 先經(jīng)過(guò)集成于 ir2136 內(nèi)部的 3 個(gè)脈沖處理器和電平移位器中的自舉電路進(jìn)行電壓變換，變?yōu)?3 路電位懸浮的驅(qū)動(dòng)脈沖，再經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)的 3 路輸出鎖存器鎖存并經(jīng)嚴(yán)格的驅(qū)動(dòng)脈沖欠電壓與否檢驗(yàn)之后，送到輸出驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行功放后才加到被驅(qū)動(dòng)的功率管。當(dāng)電路發(fā)生過(guò)流，即由電阻網(wǎng)絡(luò)組成的電流檢測(cè)電路檢測(cè)到的信號(hào)高于 0.5v 時(shí)，則 ir2136 內(nèi)部的電流比較器迅速翻轉(zhuǎn)，促使故障邏輯處理單元輸出低電平，則封鎖 3 路輸入脈沖信號(hào)處理器的輸出，使 ir2136 的輸出全為低電平，從而關(guān)閉功率開(kāi)關(guān)管，達(dá)到保護(hù)功率管的目的；同時(shí) ir2136 的 fault 腳變?yōu)榈碗娖?，?/p>

56、信號(hào)也通過(guò)光藕隔離后送往 dsp。若 ir2136 發(fā)生工作電源欠壓，則欠壓檢測(cè)器迅速翻轉(zhuǎn)，也會(huì)進(jìn)行類似動(dòng)作當(dāng) ir2136 驅(qū)動(dòng)上橋臂功率管的自舉電源工作電壓不足時(shí)，則該路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)檢測(cè)器迅速動(dòng)作，封鎖該路的輸出，避免功率器件因驅(qū)動(dòng)信號(hào)不足而損壞。當(dāng)用戶的脈沖輸出環(huán)節(jié)發(fā)生故障時(shí)，逆變器同一橋臂上的 2 個(gè)功率開(kāi)關(guān)管的輸入信號(hào)同時(shí)為高電平，則ir2136 輸出的 2 路門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)全為低電平，從而可靠地避免橋臂直通現(xiàn)象發(fā)生，使功率開(kāi)關(guān)管得到有效保護(hù)。3.5.23.5.2 逆變器的控制方法逆變器的控制方法隨著電力電子器件的迅速發(fā)展，變頻技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，與此相對(duì)應(yīng)的是各行各業(yè)對(duì)于電能質(zhì)量越來(lái)

57、越高的要求，這不僅要求逆變器有穩(wěn)定的輸出電壓和長(zhǎng)時(shí)間工作的可靠性能，而且要求逆變器輸出電壓的正弦度好，動(dòng)態(tài)性能佳、反應(yīng)迅速。在近些年， 第頁(yè)逆變器的控制理論得到了不斷發(fā)展，由最早的開(kāi)環(huán)控制發(fā)展到輸出電壓瞬時(shí)反饋控制，由模擬控制逐漸發(fā)展到全數(shù)字控制。近年來(lái)，隨著大規(guī)模集成電路 asic、現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件 fpga 及數(shù)字信號(hào)處理器 dsp 技術(shù)的發(fā)展，逐漸由模擬控制轉(zhuǎn)向數(shù)字控制，即向數(shù)字化方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)數(shù)字化可帶來(lái)以下好處：（1）可以采用更先進(jìn)、更復(fù)雜的控制方法。輸出電能質(zhì)量好，可靠性高，便于實(shí)現(xiàn)智能控制；（2）控制電路的元器件數(shù)量明顯減少，從而縮小了控制板體積，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力；（3）

58、輸出控制采用軟件處理，設(shè)計(jì)和制造靈活。一旦控制方法改變，只需要修改程序即可，無(wú)需變動(dòng)硬件電路，大大縮短了設(shè)計(jì)周期。逆變器的全數(shù)字控制是當(dāng)今研究的一個(gè)熱點(diǎn)，出現(xiàn)了多種逆變器離散化的控制方法，包括數(shù)字 pid 控制、狀態(tài)反饋控制、無(wú)差拍控制、重復(fù)控制、模糊控制以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。再現(xiàn)如今的逆變器控制中，最常用的就是數(shù)字 pid 控制方法。pid 調(diào)節(jié)是proportional(比例)、integral(比例)、differential(微分)三者的縮寫(xiě)，具體實(shí)現(xiàn)方式包括電壓瞬時(shí)值反饋控制和電壓電流雙閉環(huán)反饋控制，其控制的原理圖如圖 3-6 所示。圖 3-6 逆變器的數(shù)字 pid 控制與其他控制方法

59、相比，數(shù)字 pid 控制方法具有如下幾方面的優(yōu)勢(shì)：（1）pid 算法蘊(yùn)涵了動(dòng)態(tài)控制過(guò)程中過(guò)去、現(xiàn)在和將來(lái)的主要信息，可以使控制過(guò)程快速、準(zhǔn)確、平穩(wěn)，具有良好的控制效果；（2）設(shè)計(jì)過(guò)程不過(guò)分依賴系統(tǒng)參數(shù)，控制的適應(yīng)性好，有較強(qiáng)魯棒性； 第頁(yè)（3）算法簡(jiǎn)單明了，已經(jīng)有完整的設(shè)計(jì)和參數(shù)調(diào)整方法。 但是數(shù)字 pid 控制也有其一些不足，例如：系統(tǒng)的采樣量化誤差降低了算法的分辨率，使得 pid 調(diào)節(jié)器的控制精度變差；采樣和計(jì)算延時(shí)使得被控系統(tǒng)成為一個(gè)具有純時(shí)間滯后系統(tǒng)，造成 pid 調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)困難，穩(wěn)定域減小。但隨著高速 a/d 和高速信號(hào)處理器dsp 的出現(xiàn)，pid 控制又將會(huì)有進(jìn)一步的發(fā)展。3.6

60、3.6 dspdsp 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)傳統(tǒng)的產(chǎn)生 spwm 波形的方法能夠用于逆變器中實(shí)現(xiàn)幅值和頻率可調(diào)的正弦波電壓。當(dāng)負(fù)載為線性時(shí)效果還好，但它不是對(duì)輸出電壓進(jìn)行逐點(diǎn)控制的。因此當(dāng)該逆變器帶非線性負(fù)載時(shí)，電壓將發(fā)生畸變，諧波增加，嚴(yán)重影響負(fù)載的正常工作。這是就出現(xiàn)了數(shù)字信號(hào)處理（digital signal processing，dsp） 。數(shù)字信號(hào)處理就是對(duì)信號(hào)的數(shù)字處理，包括對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、變換、濾波、估值、增壓、壓縮、識(shí)別等。圖 3-7 是數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的簡(jiǎn)化框圖。此系統(tǒng)先將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)數(shù)字信號(hào)處理后，在轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出?？够殳B濾波器a/d數(shù)字信號(hào)處理器d/a低通濾波