电装并联电力有源滤波器控制方案设计.docx

课程设计任务书
学生姓名: 专业班级:
指导教师: 工作单位:
题目: 并联电力有源滤波器控制方案设计
初始条件:
三相交流输入
要求完成的主要任务: (包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)
设计并联电力有源滤波器控制方案,要求达到:
1、完成总体系统设计。
2、完成总电路和电力电子器件电压和电流定额计算。
3、完成控制电路设计。
时间安排:
6月11日~6月12日:完成选题,领取设计任务书,查阅相关资料,规划总体设计方案;
6月13日~6月17日:完成电力电子装置的具体设计方案,包括参数设计、器件选取等;
6月18日~6月20日:整理资料,完成设计论文撰写。
指导教师签名: 年月日
系主任(或责任教师)签名: 年月日
目录
摘要 I
并联电力有源滤波器控制方案设计 1
1 设计任务与分析 1
设计任务 1
设计任务分析 1
2 并联电力有源滤波器的基本原理与结构 2
并联电力有源滤波器的基本原理 2
并联电力有源滤波器的系统构成 3
控制方法设计与选择 4
谐波电流检测法 4
跟踪型PWM控制方法 6
3 电路设计 7
主电路设计 7
主电路器件 8
主电路参数计算 8
控制电路设计 9
直流侧电压的控制 10
滤波电路设计 10
电流检测电路设计 11
电压检测电路设计 11
4 系统仿真 13
仿真模型建立 13
系统仿真模型 13
主电路仿真模型 14
谐波电流检测电路仿真模型 14
仿真结果与分析 15
补偿前电网电流仿真波形分析 15
补偿后电流仿真波形分析 16
5 收获与体会 18
参考文献 19
本科生课程设计成绩评定表 20
摘要
本设计首先从并联电力有源滤波器的系统结构和工作原理入手,分别对三相三线并联型有源电力滤波器控制方案进行论证与选择。设计了并联型有源电力滤波器的谐波电流检测及控制电路,谐波检测环节采用ip-iq检测法检测负载电流的谐波信号并与APF产生的谐波进行比较,根据其差值采用滞环比较控制方法,产生适当的驱动脉冲信号给触发脉冲发生部分。还对系统电路进行了设计以及器件参数的选取,最后利用MATLAB中的系统仿真工具simulink搭建并联有源电力滤波器系统的仿真模型并对该模型进行了仿真分析,得到了仿真结果。
关键词:有源滤波器、滞环比较控制、ip-iq检测法、simulink
并联电力有源滤波器控制方案设计
设计任务与分析
设计任务
设计并联电力有源滤波器控制方案,要求达到:
1、完成总体系统设计;
2、完成总电路和电力电子器件电压和电流定额计算;
3、完成控制电路设计。
设计任务分析
电力电子技术为工业设备提供了高速、高效和节能的控制手段,但同时也给电网注入了不可忽视的无功以及谐波电流。与无源滤波器相比,有源滤波器具有明显的优势。它能对变化的各次谐波和无功同时进行跟踪补偿,补偿特性受电网阻抗和频率变化的影响较小,控制电路容易实施限流保护以提高系统的安全性,因而受到了极大的关注,应用较为广泛。其基本原理是针对电网中的非线性负载,检验其谐波电流,作为电流指令去控制与电网并联的电流发生器,使其输出电流跟踪电流指令以输出非线性负载所需的谐波电流,而电网只提供基波电流[杨萌福,:清华大学出版社,2006
]。
本设计依据并联电力有源滤波器的系统结构,分别设计主电路和控制电路,并计算相关参数,然后对三相三线并联型有源电力滤波器进行仿真。
并联电力有源滤波器的基本原理与结构
并联电力有源滤波器的基本原理
本文所研制的有源电力滤波器的系统结构示意图如图 21所示。
图 21 有源电力滤波器的系统结构示意图
图中表示交流电网电流,负载为非线性负载,它产生谐波电流并消耗无功。有源电力滤波器的基本工作原理为谐波电流检测负载电流的谐波成分,将其反极性后作为补偿电流的指令信号,这样由补偿电流发生电路该信号经补偿电流发生电路放大产生的补偿电流与负载电流中的谐波分量大小相等、方向相反,因而两者互相抵消,使得电源电流中只含基波,不含谐波,最终得到期望的电源电流波形。上述原理可用如下的一组公式表达:
(0-1)
式中为负载电流的基波分量
由此可知有源补偿装置实现的关键是谐波电流的检测;适当的控制方法;主电路的设计。
并联电力有源滤波器的系统构成
图 22 APF主电路结构
有源电力滤波器主电路的