模塊化有源濾波器裝備研制.pdf

1、近年來，隨著越來越多的非線性負(fù)載接入電網(wǎng)，電力系統(tǒng)諧波污染日趨嚴(yán)重，諧波泛濫影響著電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。隨著國(guó)家節(jié)能減排的戰(zhàn)略不斷深入，電網(wǎng)諧波治理已成為綠色能源的重要組成部分。有源濾波器(Active Power Filter, PPF)通過向電網(wǎng)注入補(bǔ)償電流來抵消負(fù)載所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)諧波電流和無功電流，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)及民用場(chǎng)合。模塊化裝備具有便于容量擴(kuò)展、所占體積小且功率密度大、通用性好等優(yōu)點(diǎn)，而且在成本方面也大大降低、便于維修，逐漸

2、取代了傳統(tǒng)的柜式APF。本文以380V/100A模塊化三相三線APF裝置研發(fā)為背景，就采樣濾波電路參數(shù)設(shè)計(jì)、APF電流內(nèi)環(huán)控制方法、裝置硬件電路及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等問題進(jìn)行了研究。
　　(1)推導(dǎo)了APF電流內(nèi)環(huán)在連續(xù)域的等值數(shù)學(xué)模型，在反饋回路的濾波電路設(shè)計(jì)中，電阻、電容參數(shù)大小的選取直接決定著采樣通道截止頻率的高低，當(dāng)截止頻率選取不當(dāng)時(shí)，會(huì)引入諧振峰值，影響APF的補(bǔ)償性能及裝置的穩(wěn)定性。本文通過BODE圖詳細(xì)分析了反饋回路濾波電

3、路的階數(shù)選取以及R、C參數(shù)選取對(duì)APF電流內(nèi)環(huán)的影響，從而提出了一種RC濾波電路的參數(shù)設(shè)計(jì)方法。
　　(2)闡述了傳統(tǒng)無差拍控制方法的原理，考慮到控制延時(shí)環(huán)節(jié)不可避免的存在，論文分析了帶延時(shí)環(huán)節(jié)的z域無差拍離散控制模型，并討論了輸出電路濾波電感取值變化對(duì)系統(tǒng)魯棒性的影響。而控制器的延時(shí)在很大程度上會(huì)影響APF裝置的補(bǔ)償性能。對(duì)此，本文提出了一種簡(jiǎn)單的預(yù)測(cè)電流控制方法，對(duì)采樣的電網(wǎng)電壓，逆變器輸出電流都作了超前一個(gè)控制周期的預(yù)測(cè)，減

4、小了延時(shí)以及電感量變化對(duì)系統(tǒng)的影響，增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性。并根據(jù)z域內(nèi)的電流內(nèi)環(huán)傳遞函數(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，給出了控制參數(shù)的選取方法。搭建了APF仿真模型，仿真結(jié)果驗(yàn)證了控制策略的有效性和可行性。
　　(3)完成了模塊化APF主電路參數(shù)、三相輸出濾波電感、以及散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。論文對(duì)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件編寫進(jìn)行了詳述，構(gòu)建了基于DSP+FPGA雙核架構(gòu)的主控制器，并完成系統(tǒng)硬件保護(hù)電路、電網(wǎng)電壓過零電路、液晶顯示電路的設(shè)計(jì)。最后