基于FPGA的并聯(lián)型有源電力濾波器研究.pdf

1、隨著電網(wǎng)中非線性負(fù)載的大量使用，使得電網(wǎng)中存在大量的諧波和無(wú)功電流，降低了電網(wǎng)的供電質(zhì)量。并聯(lián)型有源電力濾波器作為一種動(dòng)態(tài)抑制諧波和補(bǔ)償無(wú)功的電力電子裝置，得到廣泛的使用。目前有源電力濾波器從補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)看，可以分為全補(bǔ)償和選擇性補(bǔ)償兩種，本文重點(diǎn)研究了并聯(lián)型有源電力濾波器的選擇性諧波補(bǔ)償技術(shù)。
　　本文首先針對(duì)并聯(lián)型有源電力濾波數(shù)字控制系統(tǒng)存在的延時(shí)問(wèn)題，研究了數(shù)字控制系統(tǒng)的延時(shí)對(duì)并聯(lián)型有源電力濾波器選擇性諧波補(bǔ)償效果的影響。在

2、分析過(guò)程中將并聯(lián)型有源電力濾波器數(shù)字系統(tǒng)的延時(shí)分為兩類，即諧波檢測(cè)部分延時(shí)和環(huán)路控制延時(shí)。諧波檢測(cè)部分延時(shí)改變電流跟蹤基準(zhǔn)信號(hào)大小，直接影響補(bǔ)償電流的精度。而環(huán)路控制延時(shí)存在于閉環(huán)內(nèi)，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在保證系統(tǒng)同樣的相角裕度時(shí)，環(huán)路控制延時(shí)變長(zhǎng)，系統(tǒng)帶寬不斷減小，間接影響系統(tǒng)的補(bǔ)償精度。同時(shí)通過(guò)數(shù)學(xué)的推導(dǎo)，得出了減小諧波補(bǔ)償系統(tǒng)的延時(shí)的方法，然后針對(duì)帶延時(shí)環(huán)節(jié)的并聯(lián)型有源電力濾波器系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模分析。由于實(shí)際使用的理想的比例諧振調(diào)節(jié)

3、器存在抗電網(wǎng)擾動(dòng)差和相角滯后對(duì)系統(tǒng)造成不穩(wěn)定問(wèn)題，本文從這兩點(diǎn)出發(fā)，對(duì)理想比例諧振調(diào)節(jié)器進(jìn)行了改進(jìn)，得到一種帶相角補(bǔ)償?shù)谋壤C振調(diào)節(jié)器數(shù)學(xué)模型。并利用了波特圖和奈奎斯特圖各自的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)帶相角補(bǔ)償?shù)谋壤C振調(diào)節(jié)器進(jìn)行了參數(shù)設(shè)計(jì)，其主要的設(shè)計(jì)的思想是加調(diào)節(jié)器后補(bǔ)償延時(shí)造成的相角滯后和入網(wǎng)諧波電流剔除率最優(yōu)。最后對(duì)比了電流環(huán)采用比例積分調(diào)節(jié)器對(duì)諧波電流跟蹤產(chǎn)生的誤差的大小，體現(xiàn)帶相角補(bǔ)償?shù)谋壤C振調(diào)節(jié)器對(duì)諧波電流跟蹤的優(yōu)勢(shì)，并通過(guò)仿真驗(yàn)證了本

4、文所設(shè)計(jì)參數(shù)的有效性。在上述分析的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了以FPGA為核心的有源濾波器數(shù)字控制系統(tǒng)，其中主要包括諧波電流檢測(cè)、諧波電流跟蹤、數(shù)字PWM模塊設(shè)計(jì)。分析了FPGA數(shù)字控制系統(tǒng)中存在的延時(shí)時(shí)間，并同目前常用的DSP數(shù)字控制系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，得到本文基于FPGA為控制器的并聯(lián)型有源電力濾波器在減小延時(shí)上的優(yōu)勢(shì)。最后搭建了一臺(tái)20A的單相并聯(lián)型有源電力濾波器系統(tǒng)，介紹了主功率電路的參數(shù)。在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，采用本文所研究的比例積分調(diào)節(jié)器和比例諧