基于DFACTS的电力牵引谐波抑制与节能研究

【摘要】： 电力电子器件充斥着我们的生活,从家用空调,变频冰箱到工业中的炼钢炉,冶金炉,电力机车等,由此带来的谐波污染问题也越来越严重。众所周知,电力电子半导体的大量投放会给电网带来严重的谐波,谐波问题带来系统功率因数的降低,由此造成的线路损耗和变压器损耗等问题亟待解决。谐波已经成为影响电能质量的主要因素,有源滤波这一概念经过几十年的发展,逐步被认定为是治理谐波问题最有效的手段,其研究和应用越来越受到关注。 本文首先探讨了有源滤波器的原理和电路结构,发展和应用现状；然后以单相并联型有源电力滤波器为模型基础,通过仿真,给出了单相系统的有源滤波器的结构,验证了有源电力滤波器可以有效的消除系统的谐波污染,降低谐波含量,提高系统的功率因数。 其次以高速DSP芯片TMS320F2812为数字平台,实现了谐波电流无差检测；以滞环电流控制作为有源滤波器的PWM控制方式。并设计出一套以IPM为构架变流器的有源滤波器样机,通过实验对比分析了在系统中加入APF前后谐波含量的变化。 最后针对SS4改型电力机车设计了车载APF,用于抑制电力机车的谐波。在改善电能质量的同时,从经济上做了节能的效益分析,并折算成减少的二氧化碳排放量,挖掘了有源电力滤波器对电力系统低碳化所做贡献的潜力。 【关键词】：电力系统低碳化 有源电力滤波器 TMS320F2812 节能分析
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM922
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-19
• 1.1 课题背景8
• 1.2 电能质量标准和抑制谐波方法8-11
• 1.2.1 无源滤波装置10
• 1.2.2 有源电力滤波器10-11
• 1.3 "低碳经济"下电能质量监控的发展11-12
• 1.4 有源滤波器的分类与国内外研究现状12-17
• 1.4.1 有源电力滤波器的分类13-15
• 1.4.2 有源电力滤波器的研究现状和发展15-17
• 1.4.3 PWM控制技术发展17
• 1.5 本文研究工作17-19
• 2 并联APF系统控制基本原理19-30
• 2.1 基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法19-23
• 2.1.1 瞬时无功理论的基本原理19-21
• 2.1.2 i_p-i_q检测方法21-23
• 2.2 电流跟踪控制策略23-26
• 2.2.1 滞环比较电流控制23-24
• 2.2.2 三角波比较电流控制24-26
• 2.3 单相有源滤波器的仿真实验26-29
• 2.4 本章总结29-30
• 3 APF系统总体设计30-58
• 3.1 谐波检测的软件与硬件电路设计30-33
• 3.2 基于TMS320F2812为核心的软件实现33-34
• 3.2.1 基于TMS320F2812的软件流程图33-34
• 3.2.2 基于CCS3.1的编程环境34
• 3.3 实验系统设计34-56
• 3.3.1 电流采样电路34-36
• 3.3.2 基于LM393的过零检测电路实现36-37
• 3.3.3 数字低通滤波器设计37-43
• 3.3.4 基于芯片TLV5618A的信号输出43-45
• 3.3.5 IPM功率单元设计45-49
• 3.3.6 滞环控制比较单元设计49-51
• 3.3.7 实验主电路设计51-55
• 3.3.8 实验结果分析55-56
• 3.4 本章小结56-58
• 4 SS4电力机车谐波抑制及节能效益分析58-68
• 4.1 SS4机车工作原理58
• 4.2 SS4改型机车的matlab仿真分析58-60
• 4.3 车载APF系统结构与仿真分析60-63
• 4.4 APF对SS4改型机车的能耗的影响与节能分析研究63-66
• 4.5 APF对SS4改型机车的经济性分析研究66-67
• 4.6 本章小结67-68
• 结论68-69
• 参考文献69-71
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况71-72
• 致谢72-74

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