基于DSP+FPGA的三相四线制APF仿真及关键技术研究

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随着电力系统中诸如整流器、逆变器等非线性负载的大量增加,谐波污染及无功功率问题己变得越来越严重。有源电力滤波器是一种重要的谐波抑制与无功补偿的装置。由于安装及维护方便,并联型有源电力滤波器已经成为有源电力滤波器实际应用中的主流。目前,针对并联型有源电力滤波器的研究主要集中在参考补偿检测与电流跟踪控制策略。本文对应用于三相四线制的并联型有源电力滤波器进行系统深入的研究。首先本文简要的介绍了电力系统中滤波技术的发展现状;接着分析了APF的工作原理,并分析了三相四线制APF的主电路的拓扑结构,经过对比分析,本文采用了四桥臂拓扑结构;然后针对三相四线制系统中谐波电流的多种检测方法进行了对比分析,最后采取了Ip-Iq的电流检测方法,并对其进行改进处理,即分离零序电流和三次谐波法,这种方法基于瞬时无功功率理论,能够检测出三相四线制系统中的谐波电流并进行滤波;然后对APF控制算法进行了研究,设计并采用了基于三角波PWM控制算法来对系统谐波补偿电流进行控制,并且采取了PI调节方式,能够很好的维持了直流侧电压的稳定。通过MATLAB软件进行实验仿真,实验结果表明此设计方法能够很好的补偿系统中的谐波电流和无功电流,并且能够对三相不平衡电流进行有效补偿。在仿真完成后,采取基于DSP+FPGA结构对三相四线制APF控制系统进行了硬件设计和软件设计。DSP部分,重点对初始化,过零检测,板卡间的CAN通信进行设计。FPGA部分,克服谐波检测中的低通滤波器占用资源过多的缺点,改由FPGA来做,大大提高效率,同时给出基于FPGA的单相锁相环,直流侧电压控制,PWM逆变控制,以及保护的模块或程序。
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