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随着功率开关器件的大量应用,以及用户对电能质量要求的不断提高,以谐波治理为目的的各种电力电子装置应运而生。其中,三相并联型电力有源滤波器最具代表性。本文针对工业用户中普遍存在的谐波污染问题,对三相并联型电力有源滤波器进行了重点研究。主要从工程应用角度出发,对检测和补偿两个环节进行了研究和设计,为有源滤波器的工程应用积累了经验。 本文首先阐述了谐波治理的必要性,简要分析了有源滤波器的研究现状、分类、基本工作原理和常用的控制策略,给出了本文的研究重点。 从瞬时无功功率理论入手,通过详细理论推导和算例分析,结合数字仿真,对基于此理论的p-q法、i_p-i_q法两种谐波检测方法进行了研究,给出了两种检测方法的适用条件,决定采用i_p-i_q谐波检测方法作为最终的检测算法。 数字低通滤波器是决定谐波检测环节性能的关键之一,本文通过细致分析和系统的比较,确定了滤波参数、滤波器类型;分析了DSPTMS320LF2407A有限字长问题可能导致的滤波系统不稳定问题,提出了扩展有效位,提高运算精度的解决方案,并给出了算法流程;完成了基于汇编语言的软件设计,在DSP开发平台CCS2.0下完成了软件调试,实验结果证实了提出的方案的有效性,避免了系统振荡。 分析比较了补偿环节的控制策略,决定采用滞环电流控制方案实现对谐波电流的跟踪;详细分析了所选方案存在的开关噪声成因,并且建立了补偿环节的等效电路,据此完成了有源滤波器与系统连接处的模拟滤波器的设计;仿真环境下提出了设计参数的优化方案,试验结果证实所提方案有效地避免了开关噪声对系统的污染。 最后,在选定检测和补偿方案的基础上,对整个电力有源滤波系统进行了设计,给出了控制系统的软件流程,并分别对主要环节进行了设计;建立了基于Matlab/simulink的系统级仿真模型,模拟不同系统环境、负载情况进行了仿真,试验结果证实,系统的动静态性能良好,系统设计合理。