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近年来,随着电力电子技术的广泛应用,电力系统谐波污染日益严重,已成为影响电能质量的公害。有源电力滤波器是一种新型的电力电子装置,可以对电力系统中的谐波进行补偿,和传统的谐波补偿方法相比,有源电力滤波器具有巨大的技术优势和良好的发展前景。而电流谐波的检测是有源电力滤波器的关键部分,所以本文研究了如何应用小波理论于有源电力滤波器中。
本文首先介绍了电力系统谐波的基本概念、谐波产生的原因、谐波危害、谐波源及传统的谐波测量方法及其不足,阐述了现有有源电力滤波器的研究现状和发展趋势。然后探讨了连续小波变换、离散小波变换等小波理论中重要的变换方法,和正交小波变换算法,详细分析和阐述了小波多分辨率分析的基本原理及其在电力系统谐波检测应用的方法。小波分析在时域一频域同时具有良好的局部化性质。它可以根据信号不同的频率成分,在时域和空间域自动调节取样的疏密:即时间窗和频率窗都可以改变的时一频局部化分析方法。在低频部分具有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率,在高频部分具有较高的时间分辨率和较低的频率分辨率。基于小波分析的这些优良特性,可以观察函数、信号、图像的任意细节,并加以分析。小波分析从原理上克服了FFT的缺陷,由于小波分析是按照频带而不是频点的方式处理频域信息,利用对信号的时域加窗,取消了其整周期采样限制,而其频域紧支性保证了带通滤波性质,因此当信号频率微小波动以及包含非整次谐波时,不会出现傅里叶分析中的频率泄漏和频谱波动现象。
其次,本文根据推导出的谐波检测方法,充分利用TMS320LF2407型DSP器件的优势,采用APF的全数字化控制方式,用C语言和汇编语言混合开发出了DSP的源程序,同时实现了A/D采样、指令电流计算、PWM波形输出、PWM波形死区生成、D/A转换等多种功能。该源程序通过了实验电路板的调试,其功能均能在实验电路板上实现。
本文同时分析了有源电力滤波器的功率部分电路的设计中遇到的浪涌冲击过电压,驱动电路所受到的强电部分干扰等问题,探求了如何解决这些问题的方法。