基于DSP的串联型有源电力滤波器的设计与研究

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毕业论文范文题目： 基于DSP的串联型有源电力滤波器的设计与研究，论文范文关键词： 基于DSP的串联型有源电力滤波器的设计与研究
基于DSP的串联型有源电力滤波器的设计与研究毕业论文范文介绍开始：
　　全文共17247字
　　前言
　　近年来，随着电力电子器件的广泛应用，公用电网中的谐波和无功污染日益严重，影响了供电质量并且造成了电能的浪费，所以如何解决电网中的谐波和无功问题备受关注。有源电力滤波器 (APF)是一种动态抑制谐波和补偿无功的新型电力电子设备，具有高度可控性和快速响应性，相比传统的无源滤波器其特点是：(1) 具有自适应功能，实现了动态补偿，可对频率和大小都变化的谐波以及变化的无功功率进行补偿，使补偿对象的变化有极快的响应。(2) 可同时对谐波和无功功率进行补偿，补偿无功功率时不需要储能元件，补偿谐波时所需储能元件容量不大。(3) 受电网阻抗影响不大，且可以跟踪电网频率变化。
　　本文研究的串联型有源电力滤波器(SAPF)的电路结构特点更适合抑制用户端所关心的电压型谐波源，系统地研究了串联型有源电力滤波器的两个关键技术:谐波电压检测和PWM变流器的控制，提出基于DSP的单相系统的软硬件实现方案。
　　本文的结构安排和主要工作内容如下：
　　第一章引言，论述电能质量问题的重要性，介绍谐波的危害性，对电力系统
　　谐波源进行分类，综述了有源电力滤波器的研究基础，概括了其谐波检测及系统
　　控制技术的现状和发展，指出了进行用户侧电力谐波治理研究的重要性。
　　第二章研究了基于瞬时无功功率理论的谐波检测技术，对于由其发展而来的
　　三相系统基于d q变换的谐波分离方法进行了推导论证。
　　第三章介绍了空间矢量PWM技术的原理，将其引入有源电力滤波器波形控制
　　方法中。在论述了三相系统空间矢量方法的基础上，给出了单项系统的SVPWM的原理与实现算法。最后介绍了PWM变流器直流侧电压控制技术。
　　第四章在前述理论研究的基础上，提出了单相串联型有源电力滤波器的软硬
　　件实现方案。
　　目录
　　摘要 I
　　ABSTRACT II
　　第一章引言 1
　　1.1课题研究目的及意义 1
　　1.2 有源电力滤波器的研究基础 2
　　1.2.1 电力系统中谐波的分类 2
　　1.2.2 有源电力滤波器的分类 3
　　1.2.3 谐波检测方法的研究 4
　　1.2.4 PWM逆变器控制方法的研究 6
　　1.3有源电力滤波设备在国内外的研究动态 8
　　1.4 本文的意义以及课题的主要任务 9
　　第二章基于瞬时无功功率理论的谐波检测系统的分析 10
　　2.1瞬时无功功率理论 10
　　2.2 三相系统电压谐波检测方法 12
　　2.3 单相系统谐波电压实时检测方法 14
　　第三章基于空间矢量的PWM逆变器的控制策略 16
　　3.1单相系统的空间矢量方法 16
　　3.2 PWM变流器直流侧电容电压控制方法 18
　　第四章单相桥式串联型滤系统的实验分析 20
　　4.1逆变器主回路的设计 20
　　4.1.1功率开关器件的选取 21
　　4.1.2驱动电路的设计 22
　　4..1.3 缓冲电路的设计 23
　　4.2控制系统硬件电路总体设计 24
　　4.2.1 微处理单元 24
　　4.2.2 DSP工作电源模块 25
　　4.2.3 同步采样信号周期发生电路 26
　　4.2.4 串行通讯接口电路 27
　　4.3 基于DSP的坚持和控制系统软件实现方案 27
　　4.3.1主程序流程设计 27
　　4.3.2谐波电压检测子程序流程设计 28
　　4.3.3 SVPWM波形实现设置方法 30
　　结论 32
　　致谢 33
　　参考文献 34
　　摘要
　　随着国民经济的发展和人们生活水平的提高，用户对电能质量的要求也越来越高，电压质量和谐波的问题变得越来越突出。有源电力滤波器 (Active Power Filter，APF)被公认为是治理电网谐波及无功污染、改善电能质量最有效的手段，已成为电力电子技术应用中一个比较前沿的研究热点。现在工程上已经投运的装置多采用集中补偿的方式且着眼于电网侧，而适用于电能用户侧的分布式电能质量补偿装置的研发和投运非常少。所以，发展适应于用户端的谐波治理技术已经迫在眉睫。
　　本文所研究的串联型有源电力滤波器(SAPF)的电路结构特点更适合抑制用户端所关心的电压型谐波源，系统地研究了串联型有源电力滤波器的两个关键技术:谐波电压检测和PWM变流器的控制，提出了基于DSP的单相系统的软硬件实现方案。
　　通过分析基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法，本文论述了改进的基于同步旋转坐标变换的dq法三相谐波电压检测的原理与实现方法，分析三相谐波检测的特点，提出一种适用于单相SAPF的谐波电压实时检测方法。
　　在研究三相系统SVPWM技术原理和算法实现基础上，通过对单相PWM电路电压状态空间矢量变换的分析，给出一种单相SVPWM技术。为了保证变流器直流侧电容电压的稳定，引入PI闭环控制环节，可以很好地满足多种负载变化情况下的直流母线电压控制要求。
　　另外，本文还给出了单相电路控制系统的微处理器单元、数据采集单元、同步采样周期信号发生单元、串行通信等硬件电路的实现方法，根据控制系统的硬件设计，确定了软件实现方案，给出了主程序及其中断服务子程序、谐波分离算法子程序的流程图及SVPWM波形实现设置方法。
　　关键词:串联型有源电力滤波器，谐波电压，瞬时无功功率理论，谐波检测，空间矢量脉宽调制
　　ABSTRACT
　　 With the development of national economy and the enhancement of people’s living standard, more and more strict requirement for power quality are needed by electrical power user because the problems caused by voltage quality and harmonics are becoming increasingly serious. APF(Active Power Filter)has a key project in power electronics application technology, as the most effective method to solve harmonic an reactive power pollution, and improve the power quality. Now, most of the engineering equipment that have been put into operation use centralized way of compensation, an focus on the power system ,but R&D and operation for the distributed power quality compensation device for the user side is very small. Therefore, the development of harmonic compensation technology for the customers is imminent.
　　Since the circuit structure characteristic of Series Active Power Filter(SAPF) is researched in this paper triumph over the other types on compensating voltage type harmonic source, which concerned by the customers. Two crucial technologies of the active power filter on harmonic detection an the control of PWM inverter are analyzed in this paper comprehensively. At the end of the paper a single-phase SAPF system scheme realized by the combination of DSP’s software an hardware is proposed.
　　By analyzing Instantaneous reactive power theory based harmonic detecting method, this paper discusses the improved dq method three-phase harmonic voltage detection principle and its realization based on synchronous rotating coordinate transformation. After analysis the characteristics of three-phase harmonic detection, this paper proposes a kind of realization method of single -phrase SAPF harmonic detection.
　　Based on the analysis of the three-phase SVPWM technique and its algorithm ,a single-phase voltage vector space transform were introduced ,then, a single-phase SVPWM technique and its realization method were put forward. In order to guarantee the stability of capacity voltage on the DC side of inverter, PI closed-loop which can
　　.satisfy DC bus voltage control requirements in a variety of load conditions is introduced.
　　In addition, this paper separately describes hardware realization method which is composed of the microprocessor units of control system, the data sampling unit, DAC conversion unit and sychronization sampling signal generating unit, According to the hardware scheme of control system, the software realization scheme is given, which includes: the design flow chart of the main program, its interrupt service routine, harmonic separating algorithm and the implementation of SVPWM waveform.
　　KEYWORDS: Series Active Power Filter (SAPF); harmonic voltage; instantaneous
　　 reactive power theory: harmonic detection; SVPWM.

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