基于IPM的有源电力滤波器实验平台的研究

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电力电子技术飞速发展的今天,开关器件向电网中输送了大量的非线性负载,大容量变流器的广泛使用更加剧了这种情况,它们使得电网电压和电流发生了畸变,影响了供电质量的可靠性。在过去很长的一段时间里,电能质量的问题研究还局限于频率偏差与电压偏移两个方面。但在现代社会中,广泛使用的电力电子设备已经使得诸如谐波、电压骤升骤降、电压的波动和闪变、电压短时中断等电能质量问题带来的危害更大。在人们意识到谐波等电网污染之前的很长时间里,研究的着眼点还在于频率偏差和电压偏移两个方面上,如今这两者已经远远无法满足日益提高的对电能质量的要求。  为了解决谐波污染问题,其基本思路主要有两个方面,一个是补偿谐波,另一个是尽量减少向电网输送谐波。前者的思路主要是装设专门的谐波补偿装置来补偿谐波,这个方法灵活易行,而且适用各种情况;后者的思路是从电力电子装置本身的结构和控制进行完善。本实验平台正是诞生在这种背景下,以期解决10kVA小功率应用场合下的谐波治理问题。本实验平台基于TMS320F28335DSP,是一套以ip-iq瞬时无功功率算法为基础的装置。其每个工频周期采样256个点进行运算。  通过对该实验平台的深入研究和分析,本文在MATLAB/SIMULINK中对该平台进行仿真建模。有源电力滤波器性能的好坏核心是其谐波电流的计算方法和补偿电流的控制方法。通过选定的谐波计算方法和电流控制策略进行组合,给出仿真结果。结果确定了以ip-iq算法计算谐波电流,以滞环控制调制的方法控制IPM模块的通断以跟踪指令电流的方法,该组合在仿真过程中所含的谐波含量为最小。  在确认了控制策略以后,用CCS对DSP进行编程,升级的软件保护程序让系统能够更稳定运行。改进的硬件保护电路可以对IPM模块自身的故障信号进行识别,并封锁通断信号。最大程度上保证系统的安全运行。平台实验结果验证了该算法的可行性,最后对有源电力滤波器做了系统的总结和展望。
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