基于DSP有源电力滤波器的研究

本文首先综述了国内外电力系统谐波抑制技术的发展概况，阐述了有源电力 滤波器的结构和工作原理。在深入分析了基于瞬时无功功率理论基础上，提出了 高次谐波和无功电流检测的各种方案，给出实现这些方案的框图。然后选择其中 一种方案在MATLAB仿真软件包的SIMULINK环境下实现信号处理部分的仿 真，即进行谐波和无功电流分离的仿真，并依据仿真的基本实现原理求得数字滤 波器单位冲击响应，为数字化的有源电力滤波器的装置计算好必需参数。除了信 号处理部分以外，本文还讨论有源电力滤波器另外一个关键部分—PWM整流器 控制结构和原理，并对此非线性控制系统的数学模型进行推导，然后在SIMULINK 环境下建立PWM整流器控制仿真模型。最后制作了实验装置，采用了Texas Instrument公司TMS320C32高速数字信号处理机（DSP）芯片为核心的GK- TMS320C32B开发/高速系统作为开发调试工具，采用了两套实验方案，给出了 相应的系统硬件接口电路和软件的设计并加以制作和调试完毕。第一种方案是部 分数字化的有源电力滤波器，其特点是硬件电路较复杂而软件设计较简单；第二 种方案是全数字化的有源电力滤波器，用软件设计来代替部分硬件，其特点是硬 件电路简单而软件设计较复杂。从仿真和实验结果来看，有源电力滤波器系统能 够有效的消除由非线性负载产生的谐波以及具有无功补偿的功能。 本项目是广东省重点学科基金资助项目，今后的重点发展方向是进行实用 化、产业化的研究，从电力企业的反映来看有源电力滤波器装置具有很广阔的应 用前景。