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三相四线并联有源滤波器的数字控制2003(上海)15th电源学会年会三相四线并联有源滤波器的数字控制2003(上海)15th电源学会年会三相四线并联有源电力滤波器的数字控制

DigitalcontrolofThree-PhaseFour-wireShuntActivePowerFilter陈仲，徐迎春，王磊，徐德鸿浙江大学电气工程学院（310027）chenz21@163.com,xdhdj@2003.11主要内容：有源滤波技术应用背景/数字控制的优势;APF系统构成和工作原理介绍；控制器硬件设计；软件设计；实验结果结论三相四线并联有源电力滤波器的数字控制2003(上海)15th电源学会年会Ⅰ.有源滤波技术应用背景/数字控制的优势信息电力和柔性输配电技术；01有源滤波技术的先进性和必要性；02模拟控制的缺陷/数字控制的优势03一.信息电力和柔性输配电技术电能质量问题包括：电流波形畸变；稳态电压质量问题；电能的可靠可使用性问题；动态电能质量问题动态电能质量问题：主要包括电压脉冲（impulse）、浪涌（surge）、电压跌落（sages）、瞬时供电中断（outage）等；信息电力的特征——即使系统处于非稳态，也仍需要保证可靠、恒定的优质电力供应；0114美加大停电给我们的启示：新时期的电力电子技术将在电力系统中大有作为------------是近几年随着信息技术的飞速发展而暴露出来的！02柔性交流输电系统（FACTS）——基于电力电子技术，通过控制电力系统的基本参数来灵活控制系统潮流、突破静稳瓶颈、提高输电系统输送容量的有效措施；主要的FACTS装置：静止无功补偿器（STATCOM）、晶闸管控制的串联投切电容器（TSSC）、可控串联补偿电容器（TCSC）、统一潮流控制器（UPFC）等；DFACTS技术（又称CustomerPower技术）——作为FACTS技术在配电系统应用的延伸，已成为改善电能质量的有力工具。该技术的核心器件为IGBT，因此装置具有更快的动态响应。主要的DFACTS装置有：有源滤波器（APF）、动态电压恢复器（DVR）、配电系统用静止无功补偿器（D_STATCOM）、固态断路器（SSTS）等；FACTSDFACTS技术二.有源滤波技术的先进性和必要性解决谐波和无功问题的两种思路：主动式解决方案（多重化技术、PWM整流和有源功率因数校正技术）和被动式解决方案，即有源滤波技术；众所周知：传统的无源滤波技术存在固有缺陷：如…谐波标准势在必行：例如国家技术监督局《电能质量公用电网谐波》，即GB/T14594-93作为DFACTS的重要组件，有源滤波器的优势：———补偿谐波频带宽、动态响应快、补偿特性不受电网阻抗影响、不存在过载问题；可同时补偿无功、不对称，且可消除电压闪变、调节和平衡电压等功能；模拟控制的缺陷/数字控制的优势传统的模拟控制缺陷：系统复杂、谐波检测需要多个乘法器（成本高）、易受温漂影响，精度低、抗干扰能力弱等；近年来，基于数字信号处理器（DSP）、微控制器（MCU）和可编程逻辑器件（PLD）等实现的数字化控制在实际系统中受到更多的欢迎；本文应用DSP芯片TMS320F240为核心实现了并联型有源滤波器的谐波检测和控制，针对数字控制的硬/软件设计将作详细介绍。Ⅱ.并联型有源电力滤波器系统构成和工作原理主电路拓扑结构；谐波电流检测策略：一.主电路拓扑01040203三桥臂电压源变流器（VSI）+电容中点式，开关器件采用IGBT；采用滞环电流控制策略，适用于三相四线制系统，拓扑简单，且具有不对称补偿能力；并联型有源电力滤波器的原理是向电网注入大小相等、方向相反的负载谐波以达到补偿目的，其相当于一个受控电流源。图1.主电路结构二.谐波电流检测策略对APF控制设计而言，高精度、实时性的谐波检测以及合理的电流控制方法，直接影响着补偿性能；本系统采用基于同步参考坐标系（SynchronousReferenceFrame,简称SRF）的谐波检测策略；特点：具有计算量少、检测精度不受电网电压畸变和不对称等因素影响，性能优异，且易于数字实现；算法中的坐标变换需使用正余弦信号。对此采用“查表法”，即事先计算出正余弦值，各为256个点，放置于存储器中。在运算时直接调出使用，以此减少了程序处理时间。图2.基于SRF的谐波检测原理坐标变换矩阵和反变换矩阵：Ⅲ.控制器硬件设计设计原则：影响APF系统补偿精度的主要因素除了主电路