基于DSP的有源电力滤波器的研究
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摘要
有源电力滤波器(APF)是一种用于动态抑制谐波和补偿无功功率的新型电力电子装置，有着非常广阔的发展前景，而有源滤波的控制是影响有源滤波器性能的重要因素。数字信号处理器DSP芯片因为具有信号处理快速性特点，所以非常适合于有源滤波器的控制。
本文在分析了有源滤波的基本原理的基础上，对提出的控制算法进行了比较具体的介绍。并以DSP芯片(TMS320F240)作为核心处理芯片制作了APF实验装置，进行了初步的实验。
第一章讲述了谐波的产生和谐波污染及其危害。
第二章讲述了有源滤波器的结构和基本原理。
第三章对本实验装置中硬件电路的设计，对电流检测电路和同步信号产生电路和主电路进行了论述。
第四章讨论了基于DSP的有源电力滤波器控制算法及软件开发，谐波与无功指令电流的计算，直流侧电压的控制，并论述了采样中断子程序的流程图和过零中断子程序流程图和软件设计。
第五章讲述了APF的实验装置和实验结果图。
本项目为广州市科委重点资助项目，也是与南洋电器厂合作的项目，今后将要进行实用化开发并投产，有着广阔的发展前景。
Active Power Filter(APF) is a equipment used to dynamically clearing up harmonic and compensating reactive power, APF has a fine prospect. Control of APF is very import to affect Active Signal Filter Performance. Digital Signal Processor(DSP)have the characteristic of process the signal is very quickly ,so it adapt to control the APF.
A general description of the control arithmetic based on the principle of APF in this paper, and made an experiment equipment. TMS320F240 is the hard core as the processor.
Chapterl discuss the harmonic and its nascence, harmonic pollution and hazard
Chapter2 discuss the principle and structure of Active Power Filter
Chapters discuss the design of hardware circuit, electric current detect circuit, synchronization signal generating circuit and main circuit.
Chapter4 discuss the control arithmetic and software design based on the Digital Signal Processor. Discuss the arithmetic about the harmonic and the reactive command current, DC Side Voltage control, discuss the sampling interrupt subroutine and through the zero subroutine flow char and discuss some examples about software.
Chapters discuss the experiment equipment and experiment result
The project is the major fund item of Guangzhou technology committee. Research and Development through GuangDong University of Technology and Nanyang electrical equipment factory cooperate. In the future the experiment equipment will be manufactured and salt, has a fine prospect.
本文在分析了有源滤波的基本原理的基础上，对提出的控制算法进行了比较具体的介绍。并以DSP芯片(TMS320F240)作为核心处理芯片制作了APF实验装置，进行了初步的实验。
第一章讲述了谐波的产生和谐波污染及其危害。
第二章讲述了有源滤波器的结构和基本原理。
第三章对本实验装置中硬件电路的设计，对电流检测电路和同步信号产生电路和主电路进行了论述。
第四章讨论了基于DSP的有源电力滤波器控制算法及软件开发，谐波与无功指令电流的计算，直流侧电压的控制，并论述了采样中断子程序的流程图和过零中断子程序流程图和软件设计。
第五章讲述了APF的实验装置和实验结果图。
本项目为广州市科委重点资助项目，也是与南洋电器厂合作的项目，今后将要进行实用化开发并投产，有着广阔的发展前景。
Active Power Filter(APF) is a equipment used to dynamically clearing up harmonic and compensating reactive power, APF has a fine prospect. Control of APF is very import to affect Active Signal Filter Performance. Digital Signal Processor(DSP)have the characteristic of process the signal is very quickly ,so it adapt to control the APF.
A general description of the control arithmetic based on the principle of APF in this paper, and made an experiment equipment. TMS320F240 is the hard core as the processor.
Chapterl discuss the harmonic and its nascence, harmonic pollution and hazard
Chapter2 discuss the principle and structure of Active Power Filter
Chapters discuss the design of hardware circuit, electric current detect circuit, synchronization signal generating circuit and main circuit.
Chapter4 discuss the control arithmetic and software design based on the Digital Signal Processor. Discuss the arithmetic about the harmonic and the reactive command current, DC Side Voltage control, discuss the sampling interrupt subroutine and through the zero subroutine flow char and discuss some examples about software.
Chapters discuss the experiment equipment and experiment result
The project is the major fund item of Guangzhou technology committee. Research and Development through GuangDong University of Technology and Nanyang electrical equipment factory cooperate. In the future the experiment equipment will be manufactured and salt, has a fine prospect.
引文
[1] 吴竟昌等，电力系统谐波，水利电力出版社，1998年第1版
[2] 张中一，宁元中，宋永华等．电力谐波．成都：成都科技大学出版社，1992：2-10
[3] 王兆安等编著，谐波抑制和无功功率补偿，机械工业出版社，1998年9月第1版，pp．247-254．
[4] 吴军基，刘皓明，孟绍良等．小波滤波器在电力系统谐波检测中的应用[J]．电力系统及其自动化学报，1999，11(12)：50-53．
[5] 李青，陈志业等．电力系统谐波抑制技术．华北电力大学学报，2001，10，pp，19-22
[6] 卓放等，有源电力滤波器发展动态及其应用，CAVD’99，pp．335-339
[7] Akigi H,Trends in active power line conditions. IEEE Trans Power electron, 1994,9(3),pp.263-268
[8] Malcom. Cameron. Trends in power factor correction with harmonic filtering. IEEE Trans Ind Appl. 1993,vo19(1),pp.104-109
[9] 杨晔，任震等．基于小波变换检测谐波的新方法．电力系统自动化，1997，21(10)，pp．39-42
[10] Gyugyi L.Strycula E C.Active AC Power Filters,Proceedings of IEEE-IAS, 1976:529-533
[11] 杨君，王兆安等，不对称三相电路谐波及基波电流实时检测方法的研究，西安交通大学学报，1996，30(3)，pp．94-100
[12] 李庚银，陈志业等，dq坐标系下广义瞬时无功功率定义及其补偿，中国电机工程学报，1996，16(3)：176-179
[13] 叶忠明，董伯藩，钱照明．谐波电流的提取方法比较，电力系统自动化，1997，21(12)：21-24
[14] 侯振程，陆治国，邹言等，一种新的谐波和无功电流实时检测方法，重庆大学学报，1991，14(6)：28-31
[15] Luo S G;Hou Z C,An Adaptive Detecting Method for Harmonic and Reactive Currents,Transactions of China Electrotechnical Society, 1993,8(3):42-46
[16] 王群，吴，谢品芳，一种基于神经元的自适应谐波电流检测法，电力系统自动化，1997，21(10)：13-16
[17] 唐中琦等，电力有源滤波器三相补偿电流的两相控制法，电工技术杂志，1998，5 pp．8-10
[18] 高玉奎，有源电力滤波器补偿电流计算，电工技术杂志，1998，3 pp．6-8
[19] 中野等，不用坐标变换的瞬时有害电流补偿，(日)东京工业大学，冯垛生译，产业应用，电学论，114卷11号，平成六年，pp．1177-1178
[20] 中野等，基于正交矢量的无功功率补偿，(日)东京工业大学，冯垛生译，产业应用，电学论，14卷3号，1994年，pp．340-341
[21] 杨君等，三相电路谐波电流两种检测方法的对比研究，电工技术学报，1995，3，pp．43-48
[22] S.A. Soliman etc. Fuzzy linear regression for measurement of harmonic components in a power system, Electric Power System Research 50,1999,pp.99-105
[23] 王向军等，基于自适用滤波理论的单相电力有源滤波器，电子电力技术，1994，4，pp．19-21
[24] Shiguo Luo and Zhencheng Huo,An Adaptive detecting Method for Harmonic and Reactive Currents,IEEE Trans. IE,VOL 42,NO.Ⅰ,1995,pp.85-89
[25] Malesani L,Tenti P.A Novel Hysteresis Control Method for Current Controlled VSI PWM Inverters with Constant Modulation Frequency.IEEE Trans on Industry Applications, 1990,26(1):82-92
[26] Kawamura A. Haneyoshi T, Hoft R.Deadbear Controlled PWM Inverter with Parameter Estimation Using only Voltage Sensor. Proceedings of the IEEE-PESC, 1988:576-583
[27] 纪延超，戴克健，唐忠贵等，100Kva广义电力有源滤波器(GAF)的仿真与试验，中国电机工程学报，1997，17(5)：315-321
[28] 黄瀚，纪延超，张辉等，优化特定消谐PWM技术，中国电机工程学报，1997，17(5)：345-347
[29] Akagi H.New Trends in Active Filters for Power Conditioning. IEEE Trans on Industry Applications, 1996,32(6):1312-1322
[30] 罗世国，侯振程，有源电力滤波器直流侧电压闭环控制的稳定性研究，重庆大学学报，第十七卷第二期。
[31] 杜少武，有源功率滤波器的参数计算方法及计算机程序实现，电气传动，1995，(1)pp．50-54
[32] 刘星桥，同时检测高次谐波和无功电流有源电力滤波器研制，电力电子技术，1999，6，pp．26-27
[33] 张代润，一种有源电流逆变器型滤波器的新控制方法，电子电力技术，1995，4，pp．62-65
[34] 许遐等，电压型电网高次谐波有源滤波器，中国电力，1994，(10)，pp．7-10
[35] 张淼，冯垛生等，电压型有源电力滤波器，第五届粤港机械电子工业研究与发展研讨会论文集
[36] 张淼，冯垛生等，电压有源电力滤波器直流侧电压控制，中国自动化中南六省区第十六届学术交流会
[37] 王兆安等，电力电子装置谐波抑制及无功补偿技术的进展，电力电子技术，1997，1，pp100-104
[38] Fang Zheng Peng,Hirofumi Akagi and Akira Nabae,A New Approach to Harmonic Compensation in Power System-A Combined System of Shut Passive and Series Active Filters,IEEE Trans.IAS,VOL.26,NO.6,1990,PP.983-990
[39] Mauricio Aeries teal,new control algorithms for series and shunt three-phase four-wire active power filters,IEEE Trand. PD,VOL. 10,NO.3,1995,PP.1649-1656
[40] 杨君，王兆安等，并联型电力有源滤波器直流侧电压控制，电力电子技术，1996，4，pp．48-50
[41] 颜晓庆等，并联混合型电力有源滤波器的研究，电子电力技术，1998，4，pp4-25
[42] Cavallini A, ect. Comparision of approximate methods for estimate injected by AC/DC converters,IEEE Trans Ind Electron, 1994,pp.256-262
[43] 侯振义等，串联型综合电力滤波系统探讨，电力电子技术，1998，4，pp1-49
[44] 刘进军等，基于瞬时无功理论的串联混合型单相电力滤波器，中国电机工程学报，1997(1)
[45] Hideaki Fujita and Hirofumi Akagi,Apratical Approach to Harmonic Compensation in Power Systems-Series Connection of passive and Active Filters,IEEE Trand. TAS,VOL,27,NO.6,1991,pp.1020-1025.
[46] 王晓毛，基于DSP的有源电力滤波器的研究，广东工业大学工学硕士学位论文，2000：9-16
[47] 周新，卓放等，实用大功率并联型有源电力滤波器，控制与传动，2003年第2期，pp．48-53
[48] 陈伯时等编著，交流调速系统，机械工业出版社，1998年5月第1版，pp．138-142
[49] 李序葆等编著，电力电子器件及其应用，机械工业出版社，1998年6月第1版，pp．3-4
[50] 章云等编著，DSP控制器用其应用，机械工业出版社，2001
[51] 张芳兰等编，TMS320C2XX用户指南，北京：电子工业出版社，1999
[1] 曾盛，冯垛生，张淼，高次谐波及其抑制措施，现代电子技术
[2] 曾盛，冯垛生，自学习模糊控制洗衣机的设计，中国科技论坛(中文核心)
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