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1、三相有源电力滤波器控制系统的研制三相有源电力滤波器控制系统的研制120152015年年0 06 6月月三相有源电力滤波器控制系统的研制三相有源电力滤波器控制系统的研制2三相有源电力滤波器控制系统的研制三相有源电力滤波器控制系统的研制Development of Control System of Three-phase Active Power Filter 导师：导师：班级：班级： 姓名：姓名： 三相有源电力滤波器控制系统的研制三相有源电力滤波器控制系统的研制334致致 谢谢选题背景选题背景三相有源电力滤波器控制系统的研制三相有源电力滤波器控制系统的研制4一、选题背景一、选题背景三相有源电力

2、滤波器控制系统的研制三相有源电力滤波器控制系统的研制5选题背景选题背景随着大量电力电子装置的应用，由此随着大量电力电子装置的应用，由此引起的电力系统谐波污染也越来越严引起的电力系统谐波污染也越来越严重重 降低电能的生产，传输和利用降低电能的生产，传输和利用效率效率引起电气设备过热，缩短使用引起电气设备过热，缩短使用寿命，甚至发生故障或烧毁寿命，甚至发生故障或烧毁使电力系统局部谐振，造成电使电力系统局部谐振，造成电容等设备的烧毁容等设备的烧毁三相有源电力滤波器控制系统的研制三相有源电力滤波器控制系统的研制6选题背景选题背景 随着电力电子技术的发展，目前采随着电力电子技术的发展，目前采用电力电子装

3、置进行谐波抑制已成为谐用电力电子装置进行谐波抑制已成为谐波治理中一个很重要的趋势，其中，有波治理中一个很重要的趋势，其中，有源电力滤波器（源电力滤波器（Active Power Filter,APF）被公认为是治理电网谐波）被公认为是治理电网谐波，提高电能质量最为有效的手段。，提高电能质量最为有效的手段。三相有源电力滤波器控制系统的研制三相有源电力滤波器控制系统的研制7选题背景选题背景三相有源电力滤波器控制系统的研制三相有源电力滤波器控制系统的研制8二、设计内容二、设计内容三相有源电力滤波器控制系统的研制三相有源电力滤波器控制系统的研制9控制方案的确定控制方案的确定谐波检测方法的选择谐波检测方

4、法的选择并联型并联型APF工作原理的工作原理的分析分析硬件及软件部分实现硬件及软件部分实现2 设计内容设计内容三相有源电力滤波器控制系统的研制三相有源电力滤波器控制系统的研制10APF工作原理工作原理并联型并联型APF结构原理图为结构原理图为三相有源电力滤波器控制系统的研制三相有源电力滤波器控制系统的研制11谐波检测谐波检测 谐波电流检测是谐波电流检测是APF的关键性技术，准确地检测出负载的关键性技术，准确地检测出负载电流中的谐波分量是进行谐波补偿的前提，实时、快速、精电流中的谐波分量是进行谐波补偿的前提，实时、快速、精确地检测谐波的优劣直接影响到确地检测谐波的优劣直接影响到APF的补偿效果。

5、因此，谐的补偿效果。因此，谐波电流的检测技术成为热门的研究课题之一。波电流的检测技术成为热门的研究课题之一。模拟滤波器检测法基于自适应滤波其他方法 基于瞬时无功功率理论基于傅里叶变换的谐波检测法三相有源电力滤波器控制系统的研制三相有源电力滤波器控制系统的研制12谐波检测谐波检测基于瞬时无功功率的基于瞬时无功功率的ip-iq谐波检测法的原理图如下图所示谐波检测法的原理图如下图所示三相有源电力滤波器控制系统的研制三相有源电力滤波器控制系统的研制13谐波检测谐波检测仿真模型图仿真模型图三相有源电力滤波器控制系统的研制三相有源电力滤波器控制系统的研制14 控制方案的确定控制方案的确定 在得到精确的指令

6、电流的前提下，整个控制系统对在得到精确的指令电流的前提下，整个控制系统对有源电力滤波器是否能够精确的补偿谐波和无功起决有源电力滤波器是否能够精确的补偿谐波和无功起决定作用，控制系统的主要任务是根据指令运算电路得定作用，控制系统的主要任务是根据指令运算电路得到指令电流信号，控制到指令电流信号，控制PWM变流器中开关管的通断，变流器中开关管的通断，使实际输出补偿电流能够实时跟随指令电流，达到补使实际输出补偿电流能够实时跟随指令电流，达到补偿谐波电流的目的。本论文采用的控制策略为偿谐波电流的目的。本论文采用的控制策略为空间电空间电压矢量（压矢量（SVPWM）控制。控制。三相有源电力滤波器控制系统的研

7、制三相有源电力滤波器控制系统的研制15控制方案的确定控制方案的确定SVPWM调制原理的实现调制原理的实现确定失量所确定失量所在的扇区在的扇区相邻两电压矢相邻两电压矢量作用时间的量作用时间的计算计算计算三相电计算三相电压空间矢量压空间矢量切换点的时切换点的时间间 Tcm1 、Tcm2、Tcm3123三相有源电力滤波器控制系统的研制三相有源电力滤波器控制系统的研制16控制方案的确定控制方案的确定 piAPF自身是一个高度耦合的复杂系统，下图为前馈解耦闭环自身是一个高度耦合的复杂系统，下图为前馈解耦闭环控制框图，经控制框图，经SVPWM的调制算法，产生六路脉冲控制变流器的调制算法，产生六路脉冲控制变

8、流器中的中的IGBT的开通与关断，从而实现对的开通与关断，从而实现对APF的控制的控制三相有源电力滤波器控制系统的研制三相有源电力滤波器控制系统的研制17 硬件电路实现硬件电路实现三相有源电力滤波器控制系统的研制三相有源电力滤波器控制系统的研制18软件流程图的设计软件流程图的设计DSP专用供电电源模块TPS767D318DSP主控芯片TMS320F2812JTAG仿真接口看门狗复位芯片TPS3823模块上位机通信保护信号接口I/O接口APF的谐波电流的计算和处理，的谐波电流的计算和处理，AD产生、产生、SPI主机通信、主机通信、RS485上位机通上位机通信接口、运行，故障指示、中断处理、信接口

9、、运行，故障指示、中断处理、PWM波形交流接触器控制等功能。波形交流接触器控制等功能。三相有源电力滤波器控制系统的研制三相有源电力滤波器控制系统的研制19软件流程图的设计软件流程图的设计三相有源电力滤波器控制系统的研制三相有源电力滤波器控制系统的研制20软件流程图的设计软件流程图的设计三相有源电力滤波器控制系统的研制三相有源电力滤波器控制系统的研制21三、总结三、总结三相有源电力滤波器控制系统的研制三相有源电力滤波器控制系统的研制22 总结总结分析并联型分析并联型APF的工作原理的工作原理阈值的选取要考虑阈值和阈值阈值的选取要考虑阈值和阈值函数是耦合的关系函数是耦合的关系控制系统硬件电路和基于

10、控制系统硬件电路和基于DSP软软件控制流程图的实现件控制流程图的实现基于瞬时无功功率的基于瞬时无功功率的ip-iq谐波电流检测谐波电流检测基本原理就是从负载电流中检测基本原理就是从负载电流中检测出谐波电流，由出谐波电流，由APF装置产生一装置产生一个与该谐波电流大小相等而极性个与该谐波电流大小相等而极性相反的电流，使电网中只存在基相反的电流，使电网中只存在基波电流，从而达到补偿的目的波电流，从而达到补偿的目的分析分析ip-iq检测法的原理，在检测法的原理，在simulink中建模并仿真中建模并仿真根据指令电流信号，控制根据指令电流信号，控制PWM变流器中开关管的通变流器中开关管的通断，使实际输出补偿电流能断，使实际输出补偿电流能够实时跟随指令电流，达到够实时跟随指令电流，达到补偿谐波电流的目的补偿谐波电流的目的硬件电路设计；硬件电路设计；控制根据系统原理画控制根据系统原理画出软件流程图出软件流程图控制策略的选择控制策略的选择三相有源电力滤波器控制系统的研制三相有源电力滤波器控制系统的研制