基于DSP的船舶非線性負載諧波抑制研究.pdf

1、多模式機艙綜合仿真系統(tǒng)實驗室的建設是由交通部專項實驗室基金資助的項目。航運事業(yè)的迅速發(fā)展，推動了造船業(yè)的發(fā)展，涌現了多種推進模式，而現代船舶電力推進模式全面融合了目前最先進的數控技術，網絡技術以及動力和機電控制領域的最新成果，其中，吊艙式電力推進系統(tǒng)最具有先進性，已引起國際造船和航運界的高度重視。國內對這一方面的研究雖起步較晚，但進入新世紀以來發(fā)展迅速，前景看好。由于在電力推進系統(tǒng)中必須使用大功率電力電子器件和船舶自動化機艙系統(tǒng)中大量應

2、用各種電氣設備，而這些設備由于利用開關器件的通斷對電能進行變換，必然會產生無功電流和高次諧波，引起波形失真，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定以及各項設備和通信產生日趨嚴重的有害影響。在由上海市教委科技項目(編號03IKl4)和上海市科技發(fā)展基金項目(編號021107013)支持的“多模式船舶綜合電力系統(tǒng)和電力推進系統(tǒng)的仿真”課題中，進行抑制諧波和改善船舶電能質量方面的研究工作。本論文進行根據船舶特點的諧波抑制研究，并進行基于DSP和SVPWM算法的有源

3、濾波器的研究開發(fā)。本論文設計并實現了基于DSP平臺和SVPWM算法的有源濾波器的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，為提高船舶綜合電力系統(tǒng)的電能質量及諧波抑制探索了技術路線，提供了一個開發(fā)平臺。本文工作主要包括： 1、 基于瞬時無功功率理論的諧波檢測方法研究 2、 以DSP為核心的硬件系統(tǒng)設計 3、 補償電流控制算法的研究 4、 補償電流主電路的設計 5、 國外產品的試驗比較本論文設計和開發(fā)了一個基于DSP平臺的電力諧波抑制有源控制

4、系統(tǒng)。系統(tǒng)通過實時檢測電網中的諧波，控制有源濾波主電路產生補償電流，同時對諧波電流進行實時補償，從而達到諧波抑制的目的。系統(tǒng)主要由諧波檢測和諧波控制兩部分組成。諧波檢測的設計基于瞬時無功功率理論的諧波電流檢測算法，其最大優(yōu)點就是實時性強，更適合于實用的情況。諧波控制的設計思想是基于不定頻滯環(huán)的SVPWM電流控制算法，這種算法把直流電壓利用率提高了15.4％，有效地降低了功率開關管的開關損耗，可以根據被跟蹤的電流矢量，優(yōu)化選擇三相VSR空

5、間電壓矢量進行SVPWM電流跟蹤控制，從而在相對低的開關頻率條件下較好地跟蹤電流指令。 與傳統(tǒng)的基于FFT。算法的系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)由于成功地結合了基于瞬時無功功率理論的諧波電流檢測技術和TMS320LF2407A DSP芯片的優(yōu)異的運算速度、強大的控制能力，所以實時性大為提高。同時，由于采用了軟件過零比較、軟件倍頻、數字低通濾波等技術，簡化了系統(tǒng)的硬件結構，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。在諧波控制算法上，把不定頻滯環(huán)控制和SVPWM