基于DSP的并联有源滤波器的仿真研究

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基于DSP的并联有源滤波器的设计与实现

基于DSP 的并联有源滤波器的设计与实现邱林（长沙电力职业技术学院电力工程系，湖南长沙410131）[摘要]本文介绍了有源电力滤波器的工作原理和谐波电流的检测方法，以及有源滤波器的控制方法，然后,设计了一种基于TMS320LF2407A 的并联有源电力滤波器硬件电路，并给出了系统软件实现方法及程序流程图；最后文章对本装置的特点进行了说明。

[关键词]DSP,APF,设计[中图分类号]TM502[文献标识码]A [文章编号]O280（2009）04-0001-04[收稿日期]2009-10-22[作者简介]邱林（1982-），男，湖南汉寿人，大学本科，助教。

主要研究方向：输配电技术、高职教育。

一、绪言电力是现代人类社会生产和生活不可缺少的一种主要能源形式，理想的的电压应该是固定的频率以及规定的电压幅值。

然而随着电力电子技术的发展，配电网中各种变频调速装置、整流器、开关电源、电弧炉和电抗器等的应用日益增多[1]，向电网注入了大量的谐波和无功功率，这极大地影响了电力系统的安全、稳定、经济运行；各种谐波、非线性、冲击性和不平衡用电的特性不但给电网的供电质量带来严重的污染，使用电设备所处的环境恶化，而且对周围的通信系统等带来严重的危害[2]；所以，进行谐波抑制和无功补偿具有十分重要的现实意义。

二、有源滤波器基本工作原理有源滤波器由两大部分组成：谐波和无功功率检测电路及产生补偿电流的逆变器。

前者的作用是先从补偿对象中检测出谐波和无功电流等分量，后者的作用是根据检测出的谐波和无功电流等产生幅值相等、相位相反的谐波分量，再注入电网，达到实时补偿谐波的目的[3]。

电压型并联式的基本原理结构如图1所示。

有源滤波器以脉宽调制(PWM)高频逆变器作为主回路，其开关器件有GTO 、IGBT 、GTR 等，器件的选择首先应满足工作频率和容量的要求，这一点现已基本得以满足。

有源滤波器工作时通过控制PWM逆变器的开关状态，使输出的补偿电流实时跟随参考电流而变化，以达到理想的补偿效果。

基于新型DSP的并联型有源滤波器的研究的开题报告

基于新型DSP的并联型有源滤波器的研究的开题报告一、研究背景和意义随着电子技术的不断发展和应用的推广，现代系统不仅在数据传输、信息处理和控制等方面提出了更高的要求，而且在电磁兼容性和电能质量方面也提出了更高的要求。

在这个背景下，有源滤波器逐渐成为一种非常重要的电能质量控制设备。

它具有增益、频率选择和相移等功能，能够有效地抑制干扰和谐波，向电源提供一定的有功和无功电力补偿，保护电气设备和提高电能利用率。

目前，有源滤波器采用的控制策略主要包括模拟控制和数字控制两种。

然而，模拟控制存在精度低、研发周期长和面积大等问题，数字控制能够有效地克服这些缺点，因此受到了广泛的关注和研究。

同时，随着DSP技术的不断发展和应用，以DSP为核心的数字控制有源滤波器也越来越受到关注，成为研究的热点之一。

基于新型DSP的并联型有源滤波器，可以充分利用DSP的高效性能和灵活性，提高滤波器的控制精度和动态响应特性，优化系统的电能质量控制效果，具有很高的实用价值和应用前景。

因此，本研究旨在设计一种基于新型DSP的并联型有源滤波器，对其工作原理和控制策略进行详细分析和探讨，并通过仿真和实验验证其性能和可行性，为电能质量控制领域的发展和应用提供一定的参考和借鉴。

二、研究内容和方法（一）研究内容本研究的主要内容包括以下方面：1. 并联型有源滤波器的基本原理和结构特点分析，包括电路模型、控制策略和滤波器参数的计算方法等。

2. 基于新型DSP的并联型有源滤波器的设计方案，包括滤波器电路的组成、控制器、传感器、信号调理等。

3. 并联型有源滤波器的性能仿真分析，包括工作原理、控制策略、电能质量指标等。

4. 并联型有源滤波器的实验验证和性能测试，包括硬件测试和软件测试，验证其性能、可行性和实用性。

（二）研究方法本研究的主要方法包括以下几个方面：1. 文献资料查阅和整理，分析现有的有源滤波器研究现状、发展趋势和应用领域。

2. 基于MATLAB/Simulink平台，建立并联型有源滤波器的工作模型，进行仿真分析和优化设计。

基于DSP原理的并联型有源滤波器的设计..

第一章绪论随着社会的发展和科技的进步尤其是电力电子装置的广泛应用，一方面电力系统中的谐波污染随着非线性负载的数量和容量日益增加而日趋严重，另一方面供电方及其电力系统设备、用户及其用电器对电能质量的要求也越来越高，因此对电力系统的谐波污染进行综合治理已成为摆在科技工作者面前的一个具有重要现实意义的研究课题。

1.1谐波的危害国际上公认的谐波含义为：“谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍”。

由于谐波的频率是基波频率的整倍数，也常称之为高次谐波。

在国际电工标准(IEC555-2，1982)和国际大电网会议(CIGRE)的文献中定义：“谐波分量为周期量的傅里叶级数中大于1的h次分量”。

IEEE标准中(参见IEEE标准519～1981)定义为：“谐波为一周期波或量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍”。

谐波是由与电力系统相连的各种非线性负载产生的。

造成系统正弦波形畸变、产生谐波的设备和负荷称为谐波源。

一切非线性的设备和负荷都是谐波源。

当电力系统向非线性设备及负荷供电时，这些设备或负荷在传递、变换、吸收系统发电机所供给的基波能量的同时，又把部分基波能量转换为谐波能量，向系统注入大量的高次谐波，使电力系统的正弦波形畸变，电能质量降低，损坏系统设备，威胁电力系统的安全运行，增加电力系统的功率损耗等，给系统带来危害。

在大多数情况下，电网中的谐波成分可能不会对电网和电气设备构成严重的威胁，但在一定条件下，谐波成分会严重影响电气装置及联到该装置上的设备的正常运行，甚至会影响电力系统本身的安全稳定运行目前电力系统谐波已成为影响电能质量的公害，其危害主要表现在以下几个方面[1]：（1）对电力系统的危害谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。

谐波影响各种电气设备的正常工作。

谐波对电机的影响除引起附加损耗外，还会产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热。

基于DSP并联有源电力滤波器的研究

基于DSP并联有源电力滤波器的研究随着电力电子技术的迅猛发展，电力系统中非线性负荷大量增加，各种非线性和时变性电子装置如逆变器、整流器及各种开关电源的应用越来越广泛，由此带来的谐波和无功问题日益严重。

采用电力滤波装置就近吸收非线性负载所产生的谐波和无功电流，是抑制谐波和无功污染的有效措施。

目前大量采用并聪型无源电力滤波器(PPF)来抑制谐波，PPF 具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点，但是其本身固有的缺陷限制了其发展。

与PPF 相比，有源电力滤波器(APF)具有高度的可控性和快速响应性，其特点是不仅能够补偿各次谐波，还可以抑制闪变、补偿无功；不受系统阻抗特性的影响，可消除与系统阻抗发生并联谐振的危险；具有自适应能力，可自动跟踪补偿变化着的谐波。

本文主要研究并联型APF。

1 工作原理有源电力滤波器系统构成原理如图1 所示。

图中Vs 表示交流电源，负载为非线性的谐波源，它产生谐波并消耗无功功率。

有源电力滤波器系统由两大部分组成，即指令电流运算电路和补偿电流发生电路。

其中，指令电流运算电路(即谐波和无功电流检测电路)的主要功能是从补偿对象的电流中提取所需的谐波和无功等电流分量。

补偿电流发生电路由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三部分构成，它的作用是根据指令电流运算电路得出补偿电流的指令信号，构造实际的补偿电流。

主电路目前均采用PWM 变流器，在产生补偿电流时，主要作为逆变器工作。

图1 所示APF 的基本工作原理：实时检测补偿对象的电压和电流，经指令电流运算电路计算得出补偿电流(谐波和无功电流)的指令信号，该信号经补偿电流发生电路放大，得出补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无。

基于DSP控制的并联型有源电力滤波器的研究的开题报告

基于DSP控制的并联型有源电力滤波器的研究的开题报告一、研究背景随着工业化和城市化的不断发展，电力质量问题越来越受到重视。

电力质量问题对电力系统的运行稳定性、电力设备的安全运行以及消费者用电质量产生了严重的影响。

其中，谐波污染是电力质量问题的重要组成部分。

传统的谐波抑制技术主要依靠无源滤波器，该技术具有成本低、可靠性高等优点。

但随着电力系统谐波污染的不断加重，无源滤波器的抑制效果逐渐减弱。

因此，有源电力滤波器作为一种新的谐波抑制技术逐渐受到关注。

有源电力滤波器不仅可以对谐波进行抑制，还可以提高系统的功率因数，降低系统的电能损失，改善电力质量。

与传统无源滤波器相比，有源电力滤波器具有抑制能力强、调节性好、可控性强等优点。

在实际应用中，主要有并联型有源电力滤波器和串联型有源电力滤波器两种结构。

其中，由于并联型有源电力滤波器具有抑制能力强、过电流能力大等优点，因此已经被广泛应用于电力系统中。

二、研究内容本课题拟研究基于DSP控制的并联型有源电力滤波器。

主要内容包括以下几个方面：1. 基于DSP的控制算法设计。

通过分析并联型有源电力滤波器的控制结构和特点，设计适用于该结构的控制算法，并使用DSP进行实现。

2. 并联型有源电力滤波器的建模。

利用Matlab等仿真软件对并联型有源电力滤波器进行建模，包括滤波器本身、滤波器控制器以及电力系统的仿真。

3. 算法性能分析。

通过仿真实验对不同的控制算法进行评估和比较，分析其性能和适用范围，为实际应用提供参考。

4. 硬件实现。

通过硬件实现对算法进行验证，检验算法在实际系统中的可行性和有效性。

三、研究意义本研究针对电力系统谐波污染问题和有源电力滤波技术的应用趋势，研究并实现了基于DSP控制的并联型有源电力滤波器。

本研究将在以下几个方面具有一定的意义：1. 提高电力系统的电能质量，减轻谐波污染对系统运行的影响。

2. 探索并完善有源电力滤波器控制技术，为实际应用提供技术支持。

基于DSP的并联型有源滤波装置的设计

基于DSP的并联型有源滤波装置的设计
麦镜基;刘永强
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2008(024)023
【摘要】本文阐述用于抑制负栽谐波的并联型有源电力滤波器的主要硬件结构和软件设计的控制流程.并联型有源滤波器实现的关键在于准确实时地补偿谐波电流,而准确实时补偿谐波电流的关键在于如何准确实时地检测和输出补偿电流.本文以数字信号处理器(TMS320LF2AOTA)作为控制核心,设计完成了2kVA单相全桥逆变器装置,进行了相关调试和测试,并分析了实验数据.
【总页数】3页(P179-180,169)
【作者】麦镜基;刘永强
【作者单位】510640,华南理工大学电力学院,广州;510640,华南理工大学电力学院,广州
【正文语种】中文
【中图分类】TP273;TN79
【相关文献】
1.基于DSP的并联型有源电力滤波器控制系统设计 [J], 贾红芳;费娟
2.基于DSP的并联型有源电力滤波器的研制 [J], 李天喆
3.基于 DSP 的并联型电力有源滤波器的研究 [J], 杨琳霞;付周兴;刁宇清
4.基于DSP并联型有源电力滤波器的研究 [J], 杜超;李增生;郭红霞
5.模块化并联型低压有源电力滤波装置的设计与工程应用 [J], 商少锋;陈识微;蒋鲁军
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并联有源电力滤波器的仿真研究

并联有源电力滤波器的仿真研究摘要：分析了三相并联型有源电力滤波器的系统结构和工作原理,介绍了改进的指令电流计算方法和主电路的控制策略,在传统方法的基础上增加了直流侧电压稳态控制环节，并由此建立了有源电力滤波器的仿真模型,并在MatLAB /Simulink平台上对该模型进行了仿真。

仿真结果表明谐波计算方法正确,主电路控制策略合理,所设计的有源电力滤波器能够有效地抑制谐波电流,显著提高了电能质量。

关键词：有源电力滤波器谐波谐波电流补偿1、引言随着电力电子技术的快速发展【1】,大量的非线性负载应用于工业生产和民用产品中,与传统的电弧炉、变压器和电焊机等设备一起构成电力系统中最主要的谐波源,使得电力系统的谐波污染日益严重;另一方面,精密仪器、自动控制以及测量仪表等设备则要求在电能质量良好的状况下运行。

因此,对电网谐波污染的治理势在必行。

采用有源电力滤波器(APF)抑制电网谐波,克服了LC无源滤波器易受电网阻抗影响、易与电网系统发生谐振等缺点,被认为是解决电力系统谐波、无功和三相不平衡等问题最有前途的方法之一。

但是有源电力滤波器涉及到的元器件较多而且参数不易确定,控制算法复杂,其主电路和控制电路包含开关器件,理论分析比较困难。

通过仿真研究能够验证相关算法;确定器件参数;了解各个环节的工作特性;指导系统的设计和实验的进行。

因此,对有源电力滤波器进行仿真研究具有非常重要的现实意义。

2.并联有源电力滤波器的工作原理有源电力滤波分为并联有源电力滤波【2】和串联有源电力滤波。

并联有源电力滤波主要对谐波电流和无功电流进行补偿，所以又可称作谐波电流发生器；串联型有源电力滤波主要对谐波电压进行补偿【3】，又可称为谐波电压补偿器。

本文主要介绍并联有源电力滤波器，其系统主要由两大部分组成，即指令电流运算电路和补偿电流发生电路。

原理框图如下图1所示。

图1并联型有源电力滤波系统框图其中，AC为交流电源，非线性负载为谐波源，它产生谐波。

基于DSP的并联型有源电力滤波器控制系统设计

收稿日期:2010-12-08作者简介:贾红芳(1978 ),女,山西侯马人,湛江师范学院信息科学与技术学院讲师,硕士,从事电力系统谐波的分析与治理的应用研究.2010年12月第31卷第6期湛江师范学院学报JOURNAL OF ZH ANJIAN G NORMA L COLLEGE Dec ,2010Vol 31 No 6基于DSP 的并联型有源电力滤波器控制系统设计贾红芳,费娟(湛江师范学院信息科学与技术学院,广东湛江524048)摘要:提出并实现了一种基于数字信号处理器(DSP)的三相三线制并联有源电力滤波器装置,介绍了该装置的系统结构、硬件平台及软件设计.实验证明该装置有良好的跟踪和补偿效果,谐波得到抑制,电网波形接近正弦波,达到预期效果关键词:DSP ;T M S320F2407A ;控制系统;硬件设计中图分类号:T M 76 文献标识码:A 文章编号:1006-4702(2010)06-0133-04有源电力滤波器(APF Active Pow er Filter)是近年来发展起来的一种抑制电网谐波的先进手段[1].随着电力电子技术及数字信号处理技术(DSP)的发展,电力电子器件功率的增加及控制方法的改进,对电能质量提出了越来越高的要求,使APF 在电力系统中的研究与应用也越来越广泛.同时随着高速数字信号处理器DSP 的广泛应用及其性价比的日益提高,有源电力滤波器的数字控制方案也取得了很大的进步[2].本文以TM S320F2407A 芯片为核心设计了一套全数字化控制方案,不仅用DSP 来进行负载电流的处理和分离,而且构成PWM 变流器时全部采用软件来实现.用这种方法,可以充分利用DSP 中的功能,减少硬件电路,使得硬件电路更为简单.1 APF 的系统结构本设计APF 的控制系统是基于DSP 构成的,主要包括主电路、电流检测、同步信号的产生等硬件电路的设计以及控制部分软件的设计.并联有源电力滤波器的系统结构框图如图1所示,主要由3大部份组成;主电路(变流器)部分、电流电压检测部分、DSP 控制部分.1.1 主电路(变流器)设计通常采用的主电路,根据其直流侧贮能元件的不同,可分为电压型和电流型.与电压型PWM 变流器相比,电流型PWM 变流器的一个优点是,不会由于主电路开关器件的直通而发生短路故障,但是由于电流型PWM 变流器直流侧大电感上始终有电流流过,该电流将在大电感的内阻上产生较大的损耗,因此目前较少采用.不过随着对超导贮能磁体研究的进展,一旦超导贮能磁体实用化,必然可以取代电感器,促使电流型PWM 变流器的应用增多.本文主电路采用三相电压型PWM 变流电路,其结构如图2所示.根据电网和负载的情况,设计时确定并联型有源电力滤波器的额定工作条件如下:电源电压:220V;负载功率:< 3.3kVA(根据负载的参数确定);主电路电流:0~ 5A;并联型有源电力滤波器的额定容量:1kVA.1.2 电流、电压检测设计湛江师范学院学报(自然科学)第31卷图1 系统结构框图图2 并联型有源电力滤波器主电路结构电流检测信号包括i La 、i Lb 、i L c 、i ca 、i cb 、i cc 见图1.为了通过无功功率理论分离出谐波,要检测i La 、i Lb 、i L c 电流,控制主电路IPM 工作还要检测i ca 、i cb 、i cc 电流.电流检测用CSK7-5A 直测式霍尔电流传感器,用霍尔电流传感器比互感器有更大的带宽[3].电流检测电路如图3所示:通过调整电阻R 3和R 4使测量的电流值调整到0V~3V 之间,这样可以满足DSP 对输入信号的要求,这一点很重要.图3 电流检测电路图图4 电压检测电路由电压检测可得到sin t,再将a 相电压送入过零比较器转换成为波信号,从而可得到a 相电网电压的频率由于sin t 是随时间变化的,故在软件部分可采用查表法得到每一点的sin t 值程序中可将sin t 表做成100点,再采用锁相环电路将a 相电压信号100倍频,通过查表程序可得sin t 的值,电路图见图42 APF 硬件平台的实现实验系统结构见图5,系统主要由三相电源、模拟信号处理、A 相电源电流同步信号产生、A/D 转换及数字信号处理、数据处理及输出5大模块组成.实验系统信号来源是380V 交流电,谐波源是由阻感负载三相不控整流桥产生.三相电流经过CSK7~5A 霍尔元件将电流信号转换成电压信号,再通过幅值调节使其成为满足DSP 输入信号要求的0~ 3.3V 电压范围,分别连接到T M S320F2407A 的112、110、107管脚进行A/D 转换[4].134贾红芳等:基于DSP的并联型有源电力滤波器控制系统设计图5 实验系统结构开始系统初始化捕获功能初始化布判断外部上升沿是否到来否是启动定时器T 4进行A/D 转换查表求sin t 、cos t 的值计算谐波电压结束图6 主程序流程图同步电压信号是a 相电压经过电压互感器PT 204C,再通过运算放大器LM 353整形后进入锁相环CD4046进行100倍频,连接到TM S320F2407A 的88管脚作为A/D 转换信号的触发信号,保证相位的同步性[5].3 APF 系统软件的设计软件实现的主要功能是外部电路送来的A 相电流同步方波信号的捕获、定时器启动、A/D 转换启动、产生标准正余弦值、计算谐波电压补偿指令、数据输出.主程序流程见图6.4 实验结果及分析实验系统信号来源是相位互差2/3的三相工频(50H z)380V交流电,谐波源是由阻感负载三相不控整流桥产生,电感80mH 、电阻22 .采用数字式示波器和电能质量分析仪记录实验波形.图7所示为补偿前的电流信号,其中通道1显示A 相电流.图8为补偿后的电流波形图;图9所示为补偿前电流的FFT 波形,图10为补偿后的电流FFT 波形.图7 补偿前的电流波形图图8 是补偿后的电流波形图135第6期湛江师范学院学报(自然科学)第31卷图9 补偿前电流的FFT波形图10 补偿后的电流FF T波形补偿后的电流波形如图10,从图中看出,补偿后的电流波形部分有干扰,使补偿的效果受到影响.从补偿前后的FFT波形可以看出,补偿前的电流中以5、7次谐波为主,畸变率分别为17.75%和8.73%.补偿后5、7次谐波明显减少,畸变率分别为4.02%和3.61%.5 结论本文介绍了一种基于DSP芯片T MS320-2407A实现的并联型有源电力滤波器实验装置.实验结果表明,基于DSP的APF数字化控制系统对产生谐波源的负载有很好的补偿效果,从电源侧观察,谐波得到了很好的抑制.以DSP芯片实现所有控制环节,减少了电路的其它器件,简化了电路,提高了系统集成度,降低了成本;同时获得了较高的计算速度和计算精度.参考文献:[1]T i公司.Space-V ector PW M Wit h T M SC24x/F24x U sing Har dw are and Soft war e D et ermined Sw itching P atterns[EB/OL] [2006-07-20].http://w w /ems/Pow er Conver ter.[2]潘军,王君艳.基于DSP的有源电力滤波器控制系统设计[J].微处理机,2007,2(1):11-12.[3]白忠敏,何见光.电流互感器的合理选择与综合利用[M].北京:中国电力出版社.1998.[4]刘和平,严利平,张学锋,等.T M S320L F240x DSP结构、原理及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.[5]张雄伟,曹铁勇.DSP芯片的原理与开发应用[M].2版北京:电子工业出版社,2000.Design of DSP Control System for Shunt Active Power FilterJIA H ongfang,FEI Juan(School of Information Science and Technology,Zhanjiang Normal College,Zhanjiang524048,Guangdong,China)Abstract:A kind of shunt active pow er filter(APF)of three phase and three w ir es device based on dig ital sig nal processor w as desig ned and the dev ice structur e,hardw are and so ftw are design w er e intr oduced. The experimental r esults show that expected effects of g ood suppression of harmonic w as achieved.The w av eform of g rid current is quite close to sine w ave.Key words:DSP;T MS320F2407A;contr ol system;hardw are design136。

基于DSP的并联型有源电力滤波器控制方法的研究

角波相同频率的谐波，电流响应比滞环比较方式慢，不能适应谐波补偿的要求。因此，以ＤＰ在Ｓ为核心控制器的并联型有源滤波器的试验装置
（）１滞环ＰＷＭ技术该方法的工作原理如图１所示：
圈１采用滞环比较器的瞬时值｝较方式原理图匕
实时性好，误差小，系统运行稳定的特点。关键词：环Ｐ滞ＷＭ；三角波ＰＷＭ；ＡＦＤＰＳＰ；Ｓ中图分类号：５７１２＂１６．１文献标识码：Ａ
有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能对大小和频率均变化的谐波及无功进行补偿。目前有源电力
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文章编号：０７—１８（ｏ６ｏ一０７— ２１０３５２ｏ）ｌ０７０
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基于ＤＰ的并联型有源电力滤波器控制方法的研究Ｓ
张晓新王志和
（内蒙古工业大学，内浆古呼和浩特００６）１０２
有源电力滤波器补偿电流的控制属于逆变器ＰＷＭ电流控制范畴，主要有滞环ＰＷＭ技术和三角波ＰＷＭ技术。
图２三角波比较方式的原理图
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浅析基于DSP控制的有源电力滤波器的设计

为正序分量组和负序分量组，有
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电流的指令信号，产生实际的补偿电流。主电路一般采用ＰｗＭ
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成了污染，且谐波对电网的污染也日趋严重。而
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在有源滤波器的设计过程中，实现对谐波盼陕速而准确的检测是极其重要的。这在很大程度上决定滤波器的工作性能。
最早的检测方法是采用傅立叶和ＦＴ算法，但是该方法检测Ｆ
误差较大，并且速度慢。本系统中，采用基于瞬时无功功率的
ｉｉ算法，。一实现谐波的快速精确检测。
基于瞬时无功功率理论的ｉ—ｑ谐波电流检测方框图如ｐｉ
图２所示。
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本文将介绍通过采用ｉｉ谐波检测算法实现谐波电流的一实时、精确检测，然后利用定时比较控制方式使变流器产生准
图１有源电力滤波器工作原理
图１所示有源电力滤波器的基本工作原理是，检测补偿对象的电压和电流，经指令电流运算电路计算得出补偿电流的指
ｋ次谐波的正序分量
令信号，该信号经补偿电流发生电路放大，出补偿电流，得补偿
电流与负载电流中要补偿的谐波及无功等电流抵消，终得到最期望的电源电流。
确的谐波补偿电流，后与ＤＳ结合，现对电源谐波电流最Ｐ相实的精确抑制，最终实现绿色电网。

基于DSP控制的并联型有源电力滤波器的研究概要

合肥工业大学硕士学位论文基于DSP控制的并联型有源电力滤波器的研究姓名:王英申请学位级别:硕士专业:电力电子与电力传动指导教师:张国荣20090401基于DSP控制的并联型有源电力滤波器的研究摘要随着电力电子技术的飞速发展,越来越多的电力电子装置被广泛应用于工农业生产和人民生活中。

电力电子装置在提高工农业生产效率和人民生活水平的同时,由于其非线性负载的特性,使谐波电流和无功电流大量注入电网,给电网带来了大量的电能质量问题。

传统的LC无源电力滤波器由于其存在只能吸收固定频率的谐波,并且容易发生并联谐振的缺点,使得其必将被有源电力滤波器取代。

有源电力滤波器的优点是能够实现谐波抑制和无功功率补偿双重功能,并且对谐波频率和幅值都在变化的负载也能进行很好的补偿,这极大的弥补了传统的LC无源电力滤波器的缺陷。

本文首先介绍了有源电力滤波器的分类和结构形式、工作原理和主电路的拓扑结构。

对基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法进行了深入的研究和分析,针对其存在的不足,提出了一种基于自适应神经网络的谐波电流检测方法。

分别建立了三相三线制和三相四线制电容中点式有源电力滤波器的主电路数学模型,在此基础上对适用于不同拓扑的控制策略分别进行了论述和研究。

对于三相三线制系统的两种控制策略进行了研究:基于检测负载电流和基于检测直流侧电容电压的控制策略。

针对三相四线制系统的特点,采用了基于零序电流分离的检测和控制方法。

对文中提出的检测方法和控制策略,均在PSIM和MATLAB软件环境建立了仿真模型,通过仿真验证了其正确性和可行性。

最后本文设计了一台基于DSP的样机,在样机上对基于瞬时无功功率理论的检测方法和控制策略进行了实验研究,实验结果证明了理论的正确性。

关键词:有源电力滤波器:瞬时无功功率理论;谐波检测;自适应神经网络;控制策略;PSIM建模;MATLAB建模;DSP3.3三相四线制系统的谐波检测方法三相四线制电路与三相三线制电路的三相电流特性的区别在于三相四线制电路的三相电流中可能含有基波和各次谐波零序分量,而三相三线制电路的三相电流中不含零序分量,只含正序分量和负序分量。

基于DSP的有源滤波器控制方法研究

基于DSP的有源滤波器控制方法研究随着科技的发展和应用的广泛，数字信号处理（DSP）在各个领域都扮演着至关重要的角色。

有源滤波器作为一种常见的信号处理设备，具有调节信号频率、增强信号质量和减少噪声等重要功能。

本文将研究基于DSP的有源滤波器控制方法，探讨其原理和应用。

一、DSP技术简介DSP技术是一种通过数字信号对模拟信号进行数字化处理的技术。

DSP芯片内部包含一组高速并行处理器，能够对信号进行高效处理和算法运算。

它广泛应用于通信、音频处理、图像处理等领域。

DSP 技术具有处理速度快、精度高、抗干扰能力强等优点，成为有源滤波器控制的理想选择。

二、有源滤波器的基本原理有源滤波器是指在滤波器中引入了放大器等有源元件的滤波器，能够在滤波的同时对信号进行放大或衰减。

它通常由滤波器电路和放大器组成，输入信号经过放大器放大后，再经过滤波器进行滤波，最后输出滤波后的信号。

三、基于DSP的有源滤波器控制方法1. 参数化滤波器控制方法参数化滤波器控制方法通过对滤波器中各种参数进行调整和优化，实现对滤波器的精确控制。

基于DSP的参数化滤波器控制方法可以实现实时调整滤波器参数，从而适应不同信号处理需求。

通过调整滤波器参数，可以改变滤波器的截止频率、增益、带宽等性能指标，实现滤波器对信号的精确处理。

这种方法在音频处理、通信等领域有着广泛的应用。

2. 自适应滤波器控制方法自适应滤波器控制方法是利用机器学习和自适应算法，根据输入信号的特征自动调整滤波器参数。

基于DSP的自适应滤波器控制方法可以实现实时自适应滤波，适用于信号特征不断变化的场景。

通过自适应算法的学习和优化，可以使滤波器在不同环境下自动调整参数，提高对信号的适应能力和抗干扰能力。

四、基于DSP的有源滤波器控制方法的应用基于DSP的有源滤波器控制方法广泛应用于音频处理、通信、图像处理等领域。

在音频处理中，通过控制滤波器参数可以实现音频信号的降噪、音色调整等效果。

在通信中，有源滤波器控制方法能够对通信信号进行抗干扰处理，提高通信信号的品质。

基于DSP的并联型三电平有源电力滤波器的研究的开题报告

基于DSP的并联型三电平有源电力滤波器的研究的开题报告题目：基于DSP的并联型三电平有源电力滤波器的研究一、选题背景及意义随着电力电子技术的不断发展，各种非线性负载和电力设备的普及，电力系统中出现的电力质量问题日益突出，尤其是谐波污染问题成为制约电力系统安全、稳定和经济运行的重要因素之一。

针对这一问题，近年来，有源电力滤波器（APF）逐渐展现出其优越性，成为解决电力质量问题的一种有效手段。

目前，APF主流的控制方式为基于计算机数值控制器(DSP)的控制方式，广泛应用于电力系统中。

然而，由于谐波污染程度的不同，APF需要具有不同的滤波容量，转换器的功率也随之增加，成本也会随之升高。

因此，提高APF的滤波能力，降低APF成本，成为当前研究的重点之一。

为此，本课题拟对基于并联型三电平有源电力滤波器进行研究，提高其运行效率与安全性，探索其在电力系统中的应用，以期提高电力系统的供电质量，保证系统的稳定性和安全性。

二、研究内容与目标1. 研究并实现基于并联型三电平有源电力滤波器的电路拓扑结构和控制策略，提高其运行效率与安全性。

2. 探究滤波器的拓扑结构对谐波滤波能力的影响，通过仿真实验探索最优拓扑结构。

3. 基于仿真实验，优化滤波器的控制策略，提高其稳定性和可靠性。

4. 测试并评估滤波器的性能，验证其在电力系统中的应用效果。

三、研究方法与流程1. 查阅文献、分析电力系统中的问题与现有解决方案，确定研究方向。

2. 设计并搭建实验系统，开展仿真实验，研究不同拓扑结构的滤波器的性能与优劣。

3. 优化滤波器控制策略，提高其稳定性和可靠性。

4. 进行实验测试，验证滤波器的性能。

5. 分析实验数据和结果，总结结论，提出进一步改进的方向。

四、预期成果和意义1. 完成基于DSP的并联型三电平有源电力滤波器的设计与实现，探索最优拓扑结构和控制策略。

2. 实验测试并评估滤波器的性能，验证其在电力系统中的应用效果，为电力系统的运行质量提供技术支持。

基于DSP的数字电力有源滤波器设计与仿真

基于DSP 的数字电力有源滤波器设计与仿真戴定君1 高艳霞1 曹以龙21）上海大学机电工程与自动化学院，上海200072 2）上海电力学院计算机与信息工程学院，上海200090摘要：近年来配电网中整流器、变频调速装置、电弧炉等负荷不断增加，这些负荷的非线性、冲击性及不平衡的用电特性是电力系统的电压、电流波形发生畸变，甚至引起电压波动、闪变和三相不平衡，对供电质量造成了严重的影响[1],因此消除电网中的谐波污染已经成为电能质量研究中的一个重要课题。

有源滤波器（APF）的控制器是APF 的关键部分，决定了APF 的性能指标和补偿效果。

控制器分别实现了谐波指令电流提取，谐波指令电流输出控制。

本文将通过系统仿真验证控制器设计的可行性。

关键词:有源滤波器（APF）；谐波提取；1引言电能的使用质量是衡量一个国家科学技术与经济发展水平的重要标志之一。

随着电力电子技术的发展，电力网络负荷的急剧加大，冲击性、非线性负荷容量的不断增长，电网中出现了电压电流波形畸变、电压波动与闪变，以及三相不平衡等电能质量问题[2]，谐波的存在带来了如损耗增加、效率降低、噪声和过压过热等问题，严重恶化了电力生产环境，因此近年来，谐波治理成为了各国科技界共同关注的课题，也成为了各国在电能的有效使用过程中急需解决的问题。

有源滤波器（Active Power Filter ,APF ）是一种消除电网谐波的有效工具，其核心部件是控制器，它通过产生驱动开关期间的脉冲来控制APF 的行为，实现谐波和无功的动态补偿[3]。

有源滤波器控制的动态补偿特性对谐波电流的实时检测提出了很高的要求，参考谐波电流信号获取的实时性与准确性直接决定了APF 跟踪负载谐波电流变化的能力，并进一步影响到APF 的滤波性能[4]。

如今，数字信号处理器(Digital Signal Processor ,DSP )技术的迅速发展为APF 装置的数字化实现提供了条件，它在保证控制器实时补偿的同时还可提供较高的计算精度。

基于DSP的并联有源电力滤波器数控系统

Ａｂｓｒｃｔａｔ：Ｂｅｃｓｈｏｅｉｎｌａｒａｈｓｆｒｐｓｉｅｐｏｒｆｌｅｓｄｓｇｅｅｎｅｐｒｅｅｔｏａｕｅｔｅｃｎｖｎｔｏａｐｐｏｃｅｏａｓｖｗｅｔｒｅｉｎｄｐｎｄｏｘｅｉｎｃｓｏｍｕｈａｄｔｅｉｃｎｈｙ
效，开发的软件实用性强。所
关键词：源电力滤波器；波补偿；字信号处理；字控制有谐数数
中图分类号：Ｐ７Ｔ２３
文献标识码０１１４５（０７０ — ００— ３０
ＳｈｕｎｃｉｗｅｉｔｒｄｇｔｌｃｎｒｌｓｔｍａｓｄｏＤＳＰｔａｔｖｅｐｏｒｆｌｅｉｉａｏｔｏｙｓｅｂｅｎ
ａｅｌｃｆａｉｔｒｏｔｚｔｎａｄｔｅｄｆｃｌｆＡＰｅｉｎｎ，ａｓｕｔａｔｅｐｗｒｆｔｒＳＦ）ｄｇｔｌｃｎｒｌｒａｋｏｂｌｙｆｐｉａｉｎｈｉｕｔｏＦｄｓｇｉｇｈｎｃｉｏｅｌ（ＡＰｉｏｍｉｏｉｆｙｖｉｅｉｉｏｔａｏ
Ｏ前
言
去负载电流中的高次谐波。ＡＦ能够基本克服无源Ｐ滤波器的缺点，对谐波和无功功率进行动态补偿，其补偿特性不受电网阻抗的影响，ＡＦ参考电流的而Ｐ
随着配电网中的整流器、变频调速装置以及各种电力电子设备的不断增加，些非线性设备产生这了大量的高次谐波，重污染了电力系统电能质量，严造成电力系统电压、流严重畸变，响仪表正常工电影作 … 。为此，们提出了两种电力系统谐波抑制的人基本措施，种是采用ＬＲ构成的无源电力滤波器一Ｃ（ａｓｅｐｗｒｉｅ，Ｐ）另一种是采用电力电子ｐｓｖｏｅｌｒＰＦ；ｉｆｔ器件构成的有源电力滤波器。无源电力滤波器因成本低、术成熟，技目前仍在滤波装置中占主导地位。但是无源电力滤波器的设

基于DSP技术的混合有源滤波器仿真研究与设计的开题报告

基于DSP技术的混合有源滤波器仿真研究与设计的开题报告一、研究背景随着现代电子技术的快速发展，数字信号处理（DSP）技术在实际工程应用中得到了广泛的应用。

其中，混合有源滤波器是一种集模拟滤波器和数字滤波器优点于一体的新型滤波器，具有滤波精度高、实时性好等优点，在高速通信、音频处理、图像处理等领域有广泛的应用前景。

本文结合DSP技术和混合有源滤波器的特点，对其进行仿真研究和设计，旨在探究混合有源滤波器的特性和优化算法，提高其滤波精度和实时性。

同时，本文将给出具体的仿真实验结果和方案设计，为混合有源滤波器在实际应用中提供参考。

二、研究内容1.混合有源滤波器的原理和特性分析，包括滤波器的结构、组成部分和电路原理等方面，阐述混合有源滤波器在滤波精度、实时性、动态范围和稳定性等方面的特点。

2.混合有源滤波器的优化算法探究，包括对滤波器的加权和放大系数进行优化设计，提高滤波器性能和实时性。

3.基于DSP技术的混合有源滤波器仿真研究，利用Simulink等仿真软件搭建混合有源滤波器模型，进行仿真实验，并分析实验结果，验证优化算法的可行性和有效性。

4.混合有源滤波器的方案设计，针对实际应用需求，提出具体的方案设计，包括选取滤波器类型、组成部分、DSP芯片等方面的设计。

三、研究意义1.探究混合有源滤波器的特性和优化算法，促进其在实际应用中广泛应用。

2.通过DSP技术的应用，提高混合有源滤波器的滤波精度和实时性，为实际应用提供技术支持。

3.给出具体的仿真实验结果和方案设计，为混合有源滤波器在实际应用中提供参考。

四、研究方法1.文献综述法，通过阅读相关论文、文章等资料，了解混合有源滤波器的基本原理、优缺点和应用现状。

2.仿真分析法，利用Simulink等仿真软件搭建混合有源滤波器的模型，进行仿真实验并分析实验结果。

3.方案设计法，针对实际应用需求，提出具体的方案设计，包括滤波器类型、组成部分、DSP芯片等方面的设计。

基于DSP控制器下的有源电力滤波器

研究与开发基于D SP控制器下的有源电力滤波器李建林王剑飞赵佩宏孔德国(中科院电工研究所，北京100080)摘要在理论分析和仿真研究的基础上，本文设计并完成了基于C P s—s P w M技术级联H桥型多电平变流器的并联型有源电力滤波器s A PF系统样机，并进行了系统实验，给出了实验结果。

实验结果表明基于cP s．s Pw M技术级联H桥型多电平变流器的S A PF系统能够在较低的器件开关频率下实现较好补偿效果，具有良好的工业应用前景。

关键词：D s P；变频器；有源电力滤波器A c t i ve P ow e r Fi l t erB as ed on D S PC ont r oU erLi Ji nnl i n、^，ang j i nnfei zh(10P e i}协ng K o ng D e guo(I ns t i t ut e of E l ect r i ca l Eng i neeri ng，C hi nes e A ca de m y of Sci ences，B ei j i ng100080)A bs t r act O n t he ba si s of t heore t i c ana l ys i s and s i m ul at i on st udy，a pr ot ot ype of a s hu nt A PF w i t hcas cade m ul t i l e ve l c o nye r t e r based on C ar ri er Phas e Shi ft ed PW M i s f ea l i z ed．The s ys t em expe^m ent i s per f o r m ed and t he ex per i m ent al r esu l t is gi V en．E xperi m ent al r esu l t pm V es t ha t t he s hunt A PF s yst em w i t h cas cade m ul t i l evel c on ve rt e r based on C ar ri er Phas e Shi ft ed PW M c an achi eve excenent com pens at i on ef f ec t at m uch l ow s w i t ch f requen cy，w hi ch i s of pe rf ec t pros pect i n i ndust r y appl i cat i o n．K ev w O r ds：D SP；conver t er：A PF1引言有源电力滤波器(A ct i ve P ow e r Fi l t e r’简称A PF)是一种用于动态抑制谐波，根据需要也可以同时补偿无功的新型电力电子装置114】。

基于DSP的有源电力滤波器研究

基于DSP的有源电力滤波器研究党常亮【摘要】The system structure and working principle of APF were analyzed,harmonic order current was obtained based on the instantaneous reactive power theory of ip-iq detecting algorithm,then hysteresis comparator method was applied to follow tracks of harmoniccurrent.Modeling and simulating were carried out under the environment of PSCAD/EMTDC.Finally,control system was designed based on DSP.The experimental results proved the effectiveness of control strategy.%分析了有源电力滤波器(active power filter,简称APF)的系统结构和工作原理,采用基于瞬时无功功率理论的ip-iq检测算法,计算出APF的谐波指令电流,并选择电流跟踪控制方式之一的滞环比较方式.采用PSCAD/EMTDC软件为工具,对APF进行了建模及仿真分析;并在此基础上,设计了基于DSP的控制系统,仿真和试验结果证明了控制策略的有效性.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2013(000)008【总页数】4页(P46-49)【关键词】有源电力滤波器;ip-iq检测算法;滞环控制;数字信号处理器【作者】党常亮【作者单位】宝鸡文理学院电子电气工程系,陕西宝鸡721016【正文语种】中文【中图分类】TM761随着电力电子技术的快速发展，其在电力系统中的应用越来越广泛，例如，为了增大功率因数而被大量使用的并联电容器组，以及各种电力电子变流装置等。