有源濾波器的研究與開發(fā)課件

有源濾波器的研究與開發(fā)

1.概述1.1研究目的和意義近半個世紀(jì)以來，隨著電力電子設(shè)備的推廣應(yīng)用，非線性負(fù)荷的迅速增加，電力系統(tǒng)諧波污染問題日趨嚴(yán)重。減小諧波影響可以從兩方面入手：一是從諧波源出發(fā)，減少諧波的產(chǎn)生；二是安裝濾波裝置。常見的濾波器包括:無源濾波器（PF）；有源濾波器（APF）；混合濾波器。有源濾波器的特點(diǎn)如下：（1）具有自適應(yīng)功能，實(shí)現(xiàn)了動態(tài)補(bǔ)償；（2）可同時對諧波和無功功率進(jìn)行補(bǔ)償；（3）受電網(wǎng)阻抗的影響不大，不容易和電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振；（4）不存在過載問題，當(dāng)負(fù)載諧波電流較大時，仍能繼續(xù)運(yùn)行。有源濾波器的組成部分1，諧波檢測2，控制器3，主電路2.1諧波檢測環(huán)節(jié)諧波檢測是有源電力濾波器的重要環(huán)節(jié)，其給出了有源電力濾波器需要補(bǔ)償諧波的參考值，諧波檢測環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)如圖.

基于DSP的有源電力濾波器的控制系統(tǒng)2.3主電路2.3.1三相三線制結(jié)構(gòu)2.3.2三相四線制結(jié)構(gòu)3.1諧波檢測方法概述(1)傅立葉級數(shù)法(2)乘正弦信號法(3)瞬時無功功率法(4)同步測定法(5)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的檢測方法(6)基于小波變換法的檢測方法(7)基于自適應(yīng)預(yù)測技術(shù)的檢測方法3.2基于瞬時無功理論的諧波檢測方法瞬時無功功率法現(xiàn)包括d-q法、p-q法以及ip-iq法。其中p-q法適用于電網(wǎng)電壓對稱且無畸變情況下諧波電流的檢測；d-q法可在電網(wǎng)電壓不對稱、畸變情況下檢測出諧波電流，其優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)電網(wǎng)電壓對稱且無畸變時，各電流分量的檢測電路比較簡單,但畸變時實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜。ip-iq法在電網(wǎng)電壓畸變和不對稱時都適用；基于瞬時無功功率理論的算法其逆變換為：瞬時有功電流和瞬時無功電流可分解為直流分量和交流分量，如下式：瞬時有功電流和瞬時無功電流經(jīng)過低通濾波后，得到直流分量，通過式可得到負(fù)載電流的基波分量，計算公式如下：同理，負(fù)載電流的基波分量被檢測出后，用負(fù)載電流減掉基波分量后得到的就是所有諧波電流之和，這個值可以作為有源濾波器中逆變環(huán)節(jié)中的指令電流。4.有源電力濾波器的控制策略電流滯環(huán)控制定時器比較空間矢量調(diào)制法（SVPWM）矢量電流跟蹤控制滯環(huán)比較器的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)缺點(diǎn)：開關(guān)頻率不固定4.2定時器比較法定時器比較法優(yōu)點(diǎn)：控制更為簡單，動態(tài)響應(yīng)更快，開關(guān)頻率固定。缺點(diǎn)：同等開關(guān)頻率下補(bǔ)償精度較低SVPWM法較傳統(tǒng)的三角波調(diào)制法方法，其直流電壓利用率高，電流畸變小，因此得到了廣泛的應(yīng)用。SVPWM方法需要對有源電力濾波器中的諧波信號進(jìn)行實(shí)時檢測，得出其電壓矢量的幅角特性，進(jìn)行SVPWM控制。4.4矢量電流跟蹤控制

矢量電流跟蹤控制

矢量電流跟蹤控制

4.5三相四線制矢量電流跟蹤控制

三相四線制矢量電流跟蹤控制

三相四線制矢量電流跟蹤控制

三相四線制矢量電流跟蹤控制

*①⑦②⑧③⑨④⑩⑤11⑥121pnnnpnnpppnnppnpppnnppnppppnnnnnpppnnnnnpnnnpnnp2ppnnppnpppnnppnpnpnnnpnpnpnnnpnppppnnnnnpppnnnnn3pppnnnnnnpnnnpnpnpnnnpnpnppnnpppnppnnppppppnnnnn4pppnnnnnpppnnnnnnppnnpppnppnnpppnnpnnnppnnpnnnpp5pnpnpnpppppnnnnnpppnnnnnnnpnnnppnnpnnnpppnpnpnpp6pnnnpnnppnnnpnnppppnnnnnpppnnnnnpnpnpnpppnpnpnpp7pnnnpnnpppnnppnpppnnppnpnnnnnnnpnnnnnnnppnnnpnnp8ppnnppnpppnnppnpnpnnnpnpnpnnnpnpnnnnnnnpnnnnnnnp9nnnnnnnpnpnnnpnpnpnnnpnpnppnnpppnppnnpppnnnnnnnp10nnnnnnnpnnnnnnnpnppnnpppnppnnpppnnpnnnppnnpnnnpp11pnpnpnppnnnnnnnpnnnnnnnpnnpnnnppnnpnnnpppnpnpnpp12pnnnpnnppnnnpnnpnnnnnnnpnnnnnnnppnpnpnpppnpnpnpp三相四線制有源電力濾波器的研制根據(jù)對有源電力濾波器的理論研究，研制了一臺的并聯(lián)型電力有源濾波器其中諧波檢測采用瞬時無功功率理論的諧波檢測方法；主電路采用兩電平四橋臂的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；控制系統(tǒng)采用TMS320LF2812DSP；控制方法采用定時器比較的方法。主電路設(shè)計

控制電路設(shè)計

電流信號調(diào)理電路和過流保護(hù)電路

IPM驅(qū)動電路

人機(jī)接口

軟件流程圖控制系統(tǒng)主程序流程圖

瞬時無功功率算法實(shí)現(xiàn)流程圖

3-2變換和C變換流程圖

LPF流程圖

AD采樣程序流程圖

照片照片

實(shí)驗結(jié)果恒定