电力电子技术课程设计--有源电力滤波器设计.docVIP

电力电子技术课程设计 题目： 有源电力滤波器设计 ? ? ? ? ? 姓 名： 班 级： 学 名： 指导教师： 完成日期2011年1月10日 课 程 设 计 成 绩 评 定 表 学 期 姓名 专 业 班级 课题名称 电力电子技术课程设计 论文题目 有源电力滤波器设计 评 定 标 准 评定指标 分值 得分 知识创新性 20 理论正确性 20 内容难易性 15 综合实际性 10 知识掌握程度 15 书写规范性 10 工作量 10 总成绩 100 评语： 任课教师 刘春喜 时间 2011年1月10日 备 注 课程设计任务书 一．设计题目 有源电力滤波器设计 二．设计任务 1． 方法：用APF与基波串联谐振支路并联再与PF串联 2． 多次运行，查看高次谐波对电网以及设备的影响 3． 了解混合型有源滤波器的工作原理及工作优势1天，选择设计题目，确定设计任务，查阅资料； 第2天，主电路设计； 第3天，控制电路设计； 第4天，仿真验证； 第5天，完成设计。 四、设计要求 按设计任务和格式要求完成课程设计说明书一份。 设计必须按期完成。 指 导 教师： 教研室主任： 时 间：2011年 1 月 7 日 摘 要 近年来，公用电网受到了谐波电流和谐波电压的严重污染，而电力电子装置是其主要的谐波污染源。随着电力电子装置的日益广泛应用，电网中的谐波污染也日益严重，并影响到供电质量和用户使用的安全性，因此电网谐波污染的治理越来越受到关注 有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功功率的新型电力电子装置，能对大小和频率都变化的谐波及无功功率进行补偿。和传统的无源滤波器相比，有突出的优点对各次谐波和分数谐波均能有效地抑制，且可提高功率因数；系统阻抗和频率发生波动时，不会影响补偿效果。并能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻抗的影不会产生谐振现象，且能抑制由于外电路的谐振产生的谐波电流的变化；用一台装置就可以实现对各次谐波和基波无功功率的补偿；不存在过载问题，即当系统中谐波较大时，装置仍可运行，无需断开等。由以上可看出，它克服了传统的无源滤波器的缺点，具有良好的调节性能，因而有很大的发展前途。以三相系统中的电网电流为研究对象，有源电力滤波器的系统结构和工作原理，讨论了主要元件参数的设计和计算关键词：有源电力滤波器；滤波器设计；谐波检测 1 工作原理实时检测补偿对象的电压和电流，经指令电流运算单元计算出补偿电流指令信号，该信号经补偿电流发生电路放大产生补偿电流，补偿电流与负载电流中需用补偿的谐渡及无功等电流抵消，最终得到期望的电源电流。在图1中的体现是，当需要补偿负载所产生的谐波电流时，有源电力滤波器检测出补偿对象负载电流iL中的谐波分量iLb后，将其反极性作为补偿电流的指令信号iC*，再由补偿电流发生电路产生补偿电流ic，其中补偿电流ic与负载电流中谐波分量iLh大小相等，方向相反，因而两者相互抵消，使得电源中电流中只含基波，达到消除电源电流中谐波的目的。? ? 图为有源滤波器的系统框图。通过霍尔传感器检测非线性负载的电流iLa、iLb、iLc经电流信号调理后送入指令电流产生电路，指令电流产生模块是由TI公司的DSP TMS320LF2407为核心建立的。DSP计算出需要补偿的谐波和无功电流后，通过外部D／A送入电流跟踪控制电路。霍尔传感器检测有源电力滤波器主电路的电流ica、icb、icc，经电流信号调理后也送入电流跟踪控制电路，电流跟踪控制电路对主电路补偿电流与指令电流进行滞环比较后送出栅极开关驱动信号，驱动电路接受来自前级电流跟踪控制电路的PWM信号，并经隔离放大后驱动主电路的开关管，以控制主电流的电路跟随指令电流的变化，最终达到实时补偿谐波与无功功率的目的。电压传感器检测变流器直流侧总电压，经电压信号调理后送入指令电流发生电路，通过合理的控制以凋节直流侧电压的稳定。启动、关断和保护模块按一定的时序控制装置的启动和关断，并提供装置的过流、过压、过热、缺相等故障保护功能。1.2 变压器的结构 变压器的结构如图1所示。其一次侧AX与二次侧ax的匝数分别为W1、W2，变比k=W1/W2，一次侧与二次侧的互感为M。一次侧绕组的电阻为r1，自感为L11。变压器采用非晶态合金铁心，为了确保变压器工作在B-H曲线的线性区，铁心开有气隙。利用电压型逆变器向变压器二次侧绕组中注入补偿电流i2