📦 三相四桥臂有源电力滤波器的控制与实验研究.rar - 免费下载

三相四桥臂有源电力滤波器具有内在处理不平衡电流的能力，可以补偿三相四线系统中负序和零序谐波电流。 本文首先建立了三相四桥臂有源电力滤波器在a-b-c和 d-q-0坐标系下的数学模型，提出了d-q-0坐标下的交叉解耦和电网电压前馈的控制策略。 针对三相四桥臂有源电力滤波器的结构特点，采用三维空间矢量调制策略。详细介绍了基于a-b-c坐标系的三维空间矢量调制的原理和数字控制算法实现。理论分析和仿真验证表明，三维空间矢量调制与传统的SPWM调制相比，直流电压利用率更高，谐波含量却较低，且随着微处理器的发展，算法执行时间也是完全可以接受的。 谐波指令提取和电流跟踪控制是有源电力滤波器的两大关键技术。针对三相四线制系统不同负载场合，提出了基于同步坐标变换的d-q-0检测法和基于离散傅立叶变换的谐波提取算法，二者混合使用，可实现不同负载下的灵活补偿。分析了三相四桥臂有源电力滤波器的控制目标和任务，得到了d-q-0坐标下的电压外环、电流内环控制框图。详细介绍了电压环和电流环的数字PI控制器的参数设计过程和结果。理论分析表明，单纯的PI控制在有源电力滤波器的电流跟踪控制中，不可能无静差，且随着电流谐波频率的升高，补偿性能越差，甚至完全失去谐波补偿的能力。为减小稳态误差，引入了重复控制，提出了电流环PI控制和重复控制并联的复合控制策略，详细介绍了重复控制器的结构、设计和稳定性分析，并给出了复合控制系统的参数设计过程和结果。理论分析表明，电流环PI控制和重复控制并联的复合控制策略，稳态精度高，动态响应也较快。 通过Matlab仿真软件对三相四桥臂有源电力滤波器的拓扑结构、调制方式、指令提取、控制策略和补偿性能进行了详细分析验证。仿真结果与理论基本一致。 最后，搭建三相四桥臂有源电力滤波器的实验台架，详细介绍了主电路和控制电路的设计过程和结果。采用TI公司的数字信号处理器TMS320F2812作为控制芯片，编写C语言控制程序，完成了系统实验。实验结果较好的验证了理论及仿真分析的正确性，并得出结论：基于三维空间矢量调制与PI和重复控制的三相四桥臂有源电力滤波器，稳态补偿精度高，补偿后的系统电流THD可由补偿前的28.898％降低到补偿后的3.722％，且动态响应也较快，响应时间约40ms，补偿性能良好。

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