论文部分内容阅读
在电力电子技术大力发展过程中,非线性负载得到大规模的应用,这些负载向电网注入了大量的谐波,导致电网中电压和电流畸变,严重影响了电能质量和用电安全,抑制谐波已成为现代电力生产中迫切需要解决的关键技术。有源电力滤波器(APF)既可以抑制电网中的谐波,还能补偿电网中的无功功率,并具有动态补偿的优良性能。对于实现高次谐波有效补偿,需要开关器件工作在较高频率,随着开关频率的上升,电力电子器件的开关损耗也随之增加,有源电力滤波器中功率损耗随之增加。本文对APF的种类和拓扑结构进行比较,提出了适用于三相三线制系统中的2H桥型级联式并联APF。详细分析了所采用五电平三角载波移相PWM控制技术,并通过仿真实验证明可以在较低的器件开关频率下实现较高开关频率的效果,减少开关损耗,提高有源电力滤波器的补偿容量。基于瞬时无功功率理论的p-q谐波检测法和ip-iq谐波检测法,虽然可以检测负载电流中的正序有功、无功和谐波分量,但它们不适用于电源电压畸变及不对称情况下。ip-iq谐波检测法只能将A相电压进行锁相得到参考正余弦信号,而忽略了其它两相电压相位信息,因此当三相电压不完全对称时,采用ip-iq谐波检测法时将会带来误差。因此,本文在ip-iq谐波检测法基础上提出了一种适用于级联式有源电力滤波器的谐波检测方法,此方法可以三相电压不完全对称情况下,检测出电网中任一次谐波电流。同时,本文给出了数学模型,并进行数学推导证明该谐波检测方法的可行性。为了实现高效的谐波补偿效果,本文设计了基于TMS320F28335型DSP的级联式并联有源电力滤波器硬件电路。由于三相电压、电流的检测需要很高的精度和很好的实时性。论文设计中采用外扩AD采样芯片,有效的解决了DSP内部采样模块精度不够的问题,同时具有很好实时性。针对DSP的PWM输出接口不够的问题,采用DSP+FPGA构成脉冲发生电路,由DSP负责采样及计算,FPGA负责PWM信号产生,结果证明这种方法可以较大程度的提高算法效率。通过采用MATLAB对2H桥级联式并联有源电力滤波器进行仿真分析,本文采取的改进的ip-iq谐波检测方法可以准确的检测到三相谐波电流,仿真取得了良好的谐波补偿效果。