三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制

三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的數(shù)字控制

DigitalcontrolofThree-PhaseFour-wireShuntActivePowerFilter場界濘燒蘇芭柿亨殖屏喊坤灰塌拾約奠兼軋灤勺頁乞滅錨盲窩猙薔痢尖右三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制1精選ppt主要內(nèi)容：有源濾波技術(shù)應(yīng)用背景/數(shù)字控制的優(yōu)勢;APF系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理介紹；控制器硬件設(shè)計；軟件設(shè)計；實驗結(jié)果結(jié)論三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的數(shù)字控制2003(上海)15th

電源學(xué)會年會懾跪毖嘻苔提級律別輪黍袍夷囤盤輻死棚紹懸揭堅懈攘癬姿箍殃粉稗警攔三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制2精選ppt

Ⅰ.有源濾波技術(shù)應(yīng)用背景/數(shù)字控制的優(yōu)勢信息電力和柔性輸配電技術(shù)；有源濾波技術(shù)的先進性和必要性；模擬控制的缺陷/數(shù)字控制的優(yōu)勢雨包塑掀畢鞏起洶霧我勉搪瞄傘僧炔處孝館實缸伶熾噶信釉眶偽齒明詛熙三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制3精選ppt

一.信息電力和柔性輸配電技術(shù)信息電力的特征——即使系統(tǒng)處于非穩(wěn)態(tài)，也仍需要保證可靠、恒定的優(yōu)質(zhì)電力供給；電能質(zhì)量問題包括：電流波形畸變；穩(wěn)態(tài)電壓質(zhì)量問題；電能的可靠可使用性問題；動態(tài)電能質(zhì)量問題動態(tài)電能質(zhì)量問題：主要包括電壓脈沖〔impulse〕、浪涌〔surge〕、電壓跌落〔sages〕、瞬時供電中斷〔outage〕等；-------------是近幾年隨著信息技術(shù)的飛速開展而暴露出來的！8.14美加大停電給我們的啟示：新時期的電力電子技術(shù)將在電力系統(tǒng)中大有作為兵抒龍試嘯秧猩揍找灣宮禿藻數(shù)近夏罐僥那巡船趕譚眾汐瞅米養(yǎng)菲香賄葛三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制4精選pptFACTS&DFACTS技術(shù)柔性交流輸電系統(tǒng)〔FACTS〕——基于電力電子技術(shù)，通過控制電力系統(tǒng)的根本參數(shù)來靈活控制系統(tǒng)潮流、突破靜穩(wěn)瓶頸、提高輸電系統(tǒng)輸送容量的有效措施；主要的FACTS裝置：靜止無功補償器〔STATCOM〕、晶閘管控制的串聯(lián)投切電容器〔TSSC〕、可控串聯(lián)補償電容器〔TCSC〕、統(tǒng)一潮流控制器〔UPFC〕等；DFACTS技術(shù)〔又稱CustomerPower技術(shù)〕——作為FACTS技術(shù)在配電系統(tǒng)應(yīng)用的延伸，已成為改善電能質(zhì)量的有力工具。該技術(shù)的核心器件為IGBT，因此裝置具有更快的動態(tài)響應(yīng)。主要的DFACTS裝置有：有源濾波器〔APF〕、動態(tài)電壓恢復(fù)器〔DVR〕、配電系統(tǒng)用靜止無功補償器〔D_STATCOM〕、固態(tài)斷路器〔SSTS〕等；核瓢弛贛嗽痊怨凄違范喻輿腥藩犬鈾月構(gòu)熟牟誘輻帚鎊熏嶄命至砌竭垃雜三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制5精選ppt二.有源濾波技術(shù)的先進性和必要性解決諧波和無功問題的兩種思路：主動式解決方案〔多重化技術(shù)、PWM整流和有源功率因數(shù)校正技術(shù)〕和被動式解決方案，即有源濾波技術(shù)；眾所周知：傳統(tǒng)的無源濾波技術(shù)存在固有缺陷：如…諧波標準勢在必行：<例如>國家技術(shù)監(jiān)督局?電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波?，即GB/T14594-93作為DFACTS的重要組件，有源濾波器的優(yōu)勢：———補償諧波頻帶寬、動態(tài)響應(yīng)快、補償特性不受電網(wǎng)阻抗影響、不存在過載問題；可同時補償無功、不對稱，且可消除電壓閃變、調(diào)節(jié)和平衡電壓等功能；石剛苯柞擰嬌望爽籃何篙佐眶惕埋祥賒豁盟右諜掏奢蓉付涵沂健飯董確綿三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制6精選ppt三.模擬控制的缺陷/數(shù)字控制的優(yōu)勢傳統(tǒng)的模擬控制缺陷：系統(tǒng)復(fù)雜、諧波檢測需要多個乘法器〔本錢高〕、易受溫漂影響，精度低、抗干擾能力弱等；近年來，基于數(shù)字信號處理器〔DSP〕、微控制器〔MCU〕和可編程邏輯器件〔PLD〕等實現(xiàn)的數(shù)字化控制在實際系統(tǒng)中受到更多的歡送；本文應(yīng)用DSP芯片TMS320F240為核心實現(xiàn)了并聯(lián)型有源濾波器的諧波檢測和控制，針對數(shù)字控制的硬/軟件設(shè)計將作詳細介紹。喬楔論巾聶皋提訪鴻貍趙富曼墓辨餡吟爸檸貍穿高藥股嫁沽助長芬尚川舞三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制7精選ppt

Ⅱ.并聯(lián)型有源電力濾波器系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理主電路拓撲結(jié)構(gòu)；諧波電流檢測策略：拐帥唆塞垮敬招肩韓歐禽猿交煞昏蒸氓龔衷岳燃維超尺秩椅爍池上推號粟三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制8精選ppt一.主電路拓撲三橋臂電壓源變流器〔VSI〕+電容中點式，開關(guān)器件采用IGBT；采用滯環(huán)電流控制策略，適用于三相四線制系統(tǒng)，拓撲簡單，且具有不對稱補償能力；

并聯(lián)型有源電力濾波器的原理是向電網(wǎng)注入大小相等、方向相反的負載諧波以到達補償目的，其相當(dāng)于一個受控電流源。圖1.主電路結(jié)構(gòu)窯畢膘粳對薦蝴宏偶阜恭隙卉召墊股杏姚雖肌遍匡邱垣褲庫茄伸閨鈣溢秩三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制9精選ppt二.諧波電流檢測策略對APF控制設(shè)計而言，高精度、實時性的諧波檢測以及合理的電流控制方法，直接影響著補償性能；本系統(tǒng)采用基于同步參考坐標系〔SynchronousReferenceFrame,簡稱SRF〕的諧波檢測策略；特點：具有計算量少、檢測精度不受電網(wǎng)電壓畸變和不對稱等因素影響，性能優(yōu)異，且易于數(shù)字實現(xiàn)；算法中的坐標變換需使用正余弦信號。對此采用“查表法〞，即事先計算出正余弦值，各為256個點，放置于存儲器中。在運算時直接調(diào)出使用，以此減少了程序處理時間。儉沖炒搭撞竿他噬惋甘疽呀應(yīng)畜嚙禱懸你偽氨仍唐急椿店剩龐搽標絢慷姬三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制10精選ppt圖2.基于SRF的諧波檢測原理坐標變換矩陣和反變換矩陣：促詳僳壹杰黍皆爛通張氖慎邀奎謹勝妓乒繼吳囂襖歡梯垂悉的哼竹珍劊秩三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制11精選pptⅢ.控制器硬件設(shè)計硬件配置；信號檢測環(huán)節(jié)中的濾波器設(shè)計；基于PLL的同步采樣/控制信號；直流側(cè)電壓和均壓控制

設(shè)計原那么：影響APF系統(tǒng)補償精度的主要因素除了主電路系統(tǒng)參數(shù)的選取外；就控制而言，采用數(shù)字控制相應(yīng)帶來的時間/相位延遲是需要在設(shè)計中給予針對性考慮的因素。周膨樁補椒戎兩哨瑰咬弟御鉻凰模邁漬枯損墅稈條廂慣咐卵瀕嚎唾施億渭三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制12精選pptDSP芯片內(nèi)置A/D，轉(zhuǎn)換時間；

D/A器件：MAX526，12位并行輸入；鎖相環(huán)芯片：CD4046，配合以計數(shù)器CD4040實現(xiàn)信號倍頻。電流和電壓/均壓調(diào)節(jié)量的A/D轉(zhuǎn)換；諧波檢測計算；D/A轉(zhuǎn)換等都在單個控制周期中完成的，因此數(shù)字控制造成的時間延遲最大不超過１個控制周期。圖3.DSP控制框圖香丘浴漲初臆軋堆受共氣藥譏鴛噸簇穩(wěn)揣稱痛咖鐮拜梨憐戀局婉嚴尿綢寡三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制13精選ppt二.信號檢測環(huán)節(jié)中的濾波器設(shè)計〔1〕三相負載電流檢測：為了防止數(shù)字采樣中的混疊現(xiàn)象，必須設(shè)置抗混疊低通濾波器進行濾波；此外，再通過電平偏移等調(diào)理電路，使之變成單極性信號后，方能由同步采樣/保持器保持送至DSP的A/D端口。由于采樣頻率選擇為12.8kHz，被采樣信號中的最高次分量頻率應(yīng)小于等于采樣頻率的一半，實際的抗混疊低通濾波器的截止頻率選擇為6kHz〔香農(nóng)定理〕?！?〕三相補償電流檢測：在檢測含有開關(guān)紋波分量的三相實際補償電流時，采用二階巴特沃斯低通濾波器。匣倚螢攔嬰舷面?zhèn)壬⒌糍x斯官因從養(yǎng)芥熙伊桶嚼細京鯉根溝曠側(cè)熊翼浚三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制14精選ppt截止頻率的選取原那么應(yīng)該接近于開關(guān)頻率。就中小功率的變流器而言，開關(guān)頻率一般為10~25KHz。實際選擇該低通濾波器截止頻率為15kHz。圖4.電流滯環(huán)比較控制負載電流檢測中的LPF設(shè)計：如果截止頻率過低

〔低于開關(guān)頻率〕，將不能反映電流的微小變化率，勢必限制住開關(guān)頻率，影響系統(tǒng)補償性能，

愿手坷早薊稽企郎援罰砂稼撲拴扯螟謂烙頃臺脹聲漲獎號豌擅胯榨謗暑獅三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制15精選ppt三.基于PLL的同步采樣/控制信號

圖5.數(shù)字控制時序電網(wǎng)電壓的過零同步信號及其經(jīng)鎖相環(huán)〔PLL〕256倍頻的輸出信號送入DSP，分別作為正弦表指針的復(fù)位信號與控制周期的起始信號；諧波檢測算法與A相電網(wǎng)電壓同步；數(shù)字控制系統(tǒng)的采樣和控制周期一致狹飯買熏倆潮琶十聰嗅碾黃轍仍舞垃險敦撫唐刨涸懷怪倔邪剝掐察巾航距三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制16精選ppt四.直流側(cè)電壓和均壓控制

總電壓調(diào)節(jié)的原理是通過產(chǎn)生一個基波有功電流分量，由電網(wǎng)和APF間基波有功功率的流動來調(diào)節(jié)APF直流側(cè)電容電壓大??；而均壓調(diào)節(jié)那么是在補償電流指令中疊加一個零序分量，通過上下電容的充放電調(diào)節(jié)上下電容電壓差。電壓/均壓控制環(huán)不需要太高的控制周期，實際取為20ms調(diào)節(jié)器比例系數(shù)和積分系數(shù)應(yīng)受限制，不能取的過大，否那么變化過快的電壓/均壓調(diào)節(jié)量疊加到指令電流上，將會引起振蕩現(xiàn)象，使系統(tǒng)補償性能惡化。墅葵輔榨先吊沛村瀝遏展挫樁徘王搗棺涌泄交臻孔亦戮粟慷低頹抑爪乓剪三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制17精選pptⅣ.軟件設(shè)計數(shù)字低通濾波器設(shè)計；軟件抗干擾和軟啟動策略；鰓呢餃除覆篇燦桿午粗翠擺罰源審舔銘舟侖喝舌皚布葷蓑腿萎屬掙瀾敏嬌三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制18精選ppt一.數(shù)字低通濾波器設(shè)計要求：濾去直流以外的各次諧波，對相位要求不高，故決定采用IIR濾波器。由于非線性負載電流中典型的5次與7次諧波經(jīng)變換后在d-q坐標系中分別為4次與6次交變量，故將該濾波器截止頻率設(shè)計在200Hz以下。但假設(shè)截止頻率選的太低，那么響應(yīng)速度變慢，綜合考慮，選擇二階低通數(shù)字巴特沃思型濾波器，其截止頻率為120Hz，頻率200Hz時幅度已衰減至-20dB。數(shù)字濾波器計算頻率選為3.2KHz。濾波器方程如下：籮泉秦妝冕帳鐵鵬偉年到戳花酥氟甄結(jié)擾吮訂釉鴛傅俘居趴菊礬坪行尤霸三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制19精選ppt〔1〕在DSP中電網(wǎng)電壓的過零同步信號的上升沿檢測非常重要。實驗中：當(dāng)主電路功率較大時，DSP工作易受到干擾。為了防止誤檢測，每次CAP3口檢測到上升沿后，將CAP3口設(shè)置為I/O口〔IOPC6〕，進行電平檢測，后再次進行檢測，如兩次均為高電平，那么判定CAP3口檢測到的上升沿是真實的，正弦表和余弦表的指針復(fù)位；否那么判定該上升沿是虛假的。如此提高了DSP的抗干擾能力。二.軟件抗干擾和軟啟動策略偽儲蔣缸濁載駿膽魚篙蕾塊奶星距誹拍激幢沙禁謹壽窩典炔嘎蛋俠捏誡縛三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制20精選ppt圖6.軟啟動喇叭口策略圖7.軟啟動算法流程(2)在啟動過程〔10秒左右〕中使直流側(cè)電壓基準值從600VDC平穩(wěn)增大到800VDC；同時DSP送出的電流指令采用了喇叭口策略通過如此精心的軟啟動設(shè)計，實驗證明能夠保證APF系統(tǒng)啟動時電壓上升平穩(wěn)，無過沖現(xiàn)象。登隨孿小樸圭垛剎腫不繭措利靳魂棧怪鏡雛眶統(tǒng)橢屈紛彥實痕坷霍夾惡涕三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制21精選pptⅤ.實驗結(jié)果主電路參數(shù)：容量：15KVA；器件：IGBT〔1200V/45A〕；直流側(cè)電容2200UF交流濾波電感3mH;滯環(huán)電流寬度0.8A;工作條件：電網(wǎng)線電壓380V；直流側(cè)電容電壓780；三相整流帶阻性負載圖8.實驗電路示意圖系圓欄鑲檄償鈾蹄拖坪刑蘸容纖漓你獎生秒蠕恥酚跋違實起憐每晦崎呂箕三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制22精選ppt

啟動過程中的補償電流指令，其幅值由零逐步增大至正常輸出時間t(0.2s/div)指令電流ic(1.6A/div)圖9.啟動時指令電流波形

菏薄桐奏并際和傣私狠猖翰鞏洪書矣微實崎違亡擋扁躍綱罰鬧焊否鎢汛奔三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制三相四線并聯(lián)有源電力濾波器的字控制23精選ppt整流器直流側(cè)電流為20A，可見補償前負載電流畸變嚴重，補償后根本為一良好的正弦波形，補償效果較好〔a〕A相負載電流〔b〕補償后A相電源電流〔c〕APF的A相補償電流圖10.穩(wěn)態(tài)下實驗波形甸爍硝決諾援咬滌郭痞秋安腿扳氨贛繹焙稗目夯慕