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本文首先介绍目前电力系统中谐波电流所带来的危害和谐波治理的必要性,对国内外的谐波治理现状、发展趋势及有源电力滤波器在谐波抑制中的应用前景进行分析。在回顾有源电力滤波器发展历程的基础上,采用以DSP(DigitalSignalProcessor)为核心的有源电力滤波器全数字化控制方案,提出了方案实现的框图和系统仿真模型,并对实时谐波电流检测和波形发生进行实验研究,用实验研究的结果证实理论分析和仿真模型的正确性。
从电网谐波补偿的工程实际问题出发,结合国内外有源补偿技术的最新发展,并考虑成本、可靠性、滤波效果等几个方面,确立以有源滤波器结合无源滤波器的混合滤波方案。着重研究混合型滤波器的结构和工作原理,通过对其数学模型的分析说明采用有源滤波器与无源滤波器并联的混合滤波器结构最为经济、合理、可实现性最强。通过对检测负载电流,检测电源电流和复合控制三种控制方法的数学模型分析选出了适合本文的检测负载电流控制方法。同时,对基于dq变换的实时谐波检测算法和主电路设计进行研究。研究结果表明,检测算法中数字低通滤波器的选择对检测速度和精度有很大影响。本文通过数学分析和仿真确定所采用的低通滤波器传递函数和谐波检测算法的结构,给出主电路参数选择的计算公式。
在所设计出来的结构模型和计算的各个参数基础上,进行在MATLAB环境下整个有源电力滤波器的系统仿真,在不同谐波含量的系统中考察本文所设计的有源电力滤波器的滤波效果和动态响应性能,仿真的结果说明了理论分析的正确性,同时针对实际的仿真运行环境确定主电路参数的具体取值,仿真系统为实验研究提供了依据。
最后针对实时谐波检测和波形发生两个环节在Freescale公司的DSP56F807上进行了实验研究,实验的结果证明了仿真的正确性和可行性。