全數(shù)字串聯(lián)型電能質(zhì)量控制器的硬件設(shè)計(jì)(存儲版)
【正文】 后介紹了串聯(lián)型電能質(zhì)量控制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本工作原理，并設(shè)計(jì)制作了一臺以全控型器件IPM為開關(guān)器件的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，分別介紹了主電路和基于DSP的全數(shù)字控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，并提出了一種適合在定點(diǎn)DSP上實(shí)現(xiàn)的空間矢量PWM快速算法。自身具有高速并行輸出接口，以二進(jìn)制補(bǔ)碼形式輸出。1) 輸入信號檢測和調(diào)理模塊三相負(fù)載電流經(jīng)霍爾電流傳感器后，在取樣電阻上形成與其成比例的電壓信號，然后經(jīng)同相比例放大電路（輸入阻抗高，可減少對前級電路的影響）后，進(jìn)入抗混疊濾波電路，其原理圖如圖410。具有集成度高、結(jié)構(gòu)靈活等特點(diǎn)，還有標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件和半定制邏輯器件的優(yōu)點(diǎn)。圖45 DSP控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖46表示了數(shù)據(jù)在控制系統(tǒng)中的流向，描述了整個(gè)控制系統(tǒng)的輪廓和連接關(guān)系。本文采用以DSP為核心控制器的全數(shù)字控制方案。變壓器應(yīng)能滿足1kHz以下正常工作的要求。模塊內(nèi)部主要包括欠壓保護(hù)電路、驅(qū)動IGBT的電路、過流保護(hù)電路、短路保護(hù)電路、溫度傳感器及過熱保護(hù)電路、門電路和IGBT[12]。圖41串聯(lián)型電能質(zhì)量控制器的主電路結(jié)構(gòu)主電路包括電力電子器件、直流側(cè)電容、輸出濾波電路、變壓器等幾部分。鎖相環(huán)電路可以獲取a相電源電壓的相位，用于諧波檢測算法。從以上各定義可以看出，瞬時(shí)無功功率理論中的概念在形式上和傳統(tǒng)理論非常相似，可以看成傳統(tǒng)理論的推廣和延伸。 三相電路瞬時(shí)有功電流和瞬時(shí)無功電流分別為矢量i在矢量e及其法線上的投影。三相電路的瞬時(shí)無功功率理論是該諧波實(shí)時(shí)算法的理論基礎(chǔ)。主電路采用三相橋式逆變電路產(chǎn)生三相可控的補(bǔ)償電壓，經(jīng)輸出濾波電路，通過變壓器耦合進(jìn)電網(wǎng)，產(chǎn)生相應(yīng)的補(bǔ)償效果。1994年，Alexandre Campos 等人將串聯(lián)型有源電力濾波器用于平衡三相不平衡電源獲得成功[4]。本文將DSP應(yīng)用于串聯(lián)型電能質(zhì)量控制器的控制中，設(shè)計(jì)并研制了一套全數(shù)字控制系統(tǒng)，用DSP實(shí)現(xiàn)了諧波實(shí)時(shí)檢測，并提出了一種在定點(diǎn)DSP中實(shí)現(xiàn)空間矢量PWM的算法，從而有效地實(shí)現(xiàn)了串聯(lián)型電能質(zhì)量控制器的實(shí)時(shí)控制。目 錄摘要 1前言 31 電能質(zhì)量的歷史現(xiàn)狀 4 電能質(zhì)量控制技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4 串聯(lián)型電能質(zhì)量控制器的研究背景 42 串聯(lián)型電能質(zhì)量控制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本原理 5 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 5 基本原理 5 理論基礎(chǔ) 63 控制電路設(shè)計(jì) 84 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 9 主電路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 9 主電路結(jié)構(gòu) 9 主電路元件的選取和參數(shù)的設(shè)計(jì) 9 主電路的實(shí)現(xiàn) 11 控制電路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 12 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 12 數(shù)字控制電路板的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 12 信號采集電路板的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 165 結(jié)論 18一種全數(shù)字串聯(lián)型電能質(zhì)量控制器的硬件設(shè)計(jì)作者：張?zhí)餂_ 指導(dǎo)老師：李雪蓮 管曉虎摘要：串聯(lián)型電能質(zhì)量控制器是一種可以有效提高用戶端供電質(zhì)量的電力電子裝置。近年來電子技術(shù)和數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor—DSP)發(fā)展迅速，已可以滿足電能質(zhì)量控制中的實(shí)時(shí)運(yùn)算的要求。 20世紀(jì)90年代中期以后，應(yīng)用串聯(lián)型的電能質(zhì)量控制器補(bǔ)償系統(tǒng)三相不平衡、消除電壓閃變、瞬時(shí)跌落等的研究發(fā)展較快。2串聯(lián)型電能質(zhì)量控制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本原理 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)串聯(lián)型電能質(zhì)量控制器系統(tǒng)總體的結(jié)構(gòu)如圖1所示，它由三相變流器主電路和數(shù)字控制電路兩部分構(gòu)成。8]。分別為矢量e、i的幅角。而瞬時(shí)無功功率理論中的概念都是在瞬時(shí)值的基礎(chǔ)上定義的，它不僅適用于正弦波，也適用于非正弦和任何過渡過程的情況。重要數(shù)據(jù)的存儲由系統(tǒng)外擴(kuò)一片存儲器CY7C1021芯片來完成。其結(jié)構(gòu)如圖41所示。因此，采用IPM可以簡化設(shè)計(jì)工作，縮短系統(tǒng)的研制周期。因此，可知變壓器主電路一側(cè)的有效值為： (23)綜上，本文最后確定的變壓器的額定電壓為90V，額定電流為5A。圖43 串聯(lián)型電能質(zhì)量控制器實(shí)物照片控制系統(tǒng)是串聯(lián)型電能質(zhì)量控制器的核心。采用TMS320LF2407A組成的DSP系統(tǒng)如圖45所示。CPLD是一種可編程邏輯器件，主要是“與或”兩極結(jié)構(gòu)，采用可編程“熔絲”將“與”門陣列、“或”門陣列及寄存器互連起來。圖49 PWM信號輸出電路信號采集電路板主要完成信號采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換的功能，它以A/D轉(zhuǎn)換芯片為核心，由輸入信號檢測和調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和鎖相環(huán)構(gòu)成。10V。最終實(shí)現(xiàn)了串聯(lián)型電能質(zhì)量控制器的全數(shù)字控制系統(tǒng)實(shí)物如圖413所示。參考文獻(xiàn)：[1] H. Akagi．New trends in active filters for power conditioning．IEEET rans．Industry Applications，1996，Vo1．32(6)：1312—1322[2] Peng, F. Z., A new approach to harmonic pe
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