有源电力滤波器控制器的研制及其应用

有源滤波装置在消除电网谐波方面具有独特的优势,因而得到了广泛的应用。本论文以某铜箔厂的谐波治理为背景,以并联混合型有源滤波器(HAPF)的工程实现为主线,研究内容包括有源电力滤波器控制器的硬件设计、谐波检测算法、控制器系统软件设计以及主电路参数设计。同时,该装置的研制成功也将为有源滤波器在国内的早日普及应用奠定理论和技术基础,为高压、大中等功率混合型有源滤波器的工程应用积累经验。 本文在有源电力滤波器控制器国内外研究的基础上,提出了一种基于数字信号处理器(DSP)的控制器硬件结构,并对控制器的实时性、可靠性和兼容性作了详细的分析。为满足智能功率模块(IPM)对死区时间的要求,在对电路仿真分析的前提下,论文在控制器硬件中设计了独立的硬件死区延时电路。 谐波检测是有源滤波器的一个关键环节,而其中的计算延时和许多谐波检测方法中的低通滤波都会对有源滤波器控制和系统性能造成很大的影响。本文提出了一种基于离散傅立叶变换的滑窗迭代检测算法,该算法能简化计算,实时有效的检测出谐波参考指令电流。论文从频域滤波器的角度在理论上证明了该算法的可行性和有效性。 控制器的系统软件设计分为液晶显示菜单程序和控制程序。液晶菜单实现了实时电压电流波形显示、频谱和控制参数显示;控制程序实现了信号采样分析、PWM脉冲调制和触发、控制参数的在线修改等功能。论文详细阐述了程序设计思想和实现过程。 论文结合有源电力滤波器控制器在江西某铜箔厂的应用实例,详细说明了系统拓扑结构、主电路设计、元件参数设计和输出滤波器设计,并给出了现场应用效果。