控制系统方面有关论文范文资料,与基于FPGA的模块化有源电力滤波器相关论文摘要

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【摘 要】本文针对大容量非线性负载谐波补偿问题,提出了基于FPGA的有源电力滤波器（APF）模块化控制策略,给出了系统结构拓扑,详细阐述了控制系统的硬件电路和软件设计.实验结果证明,所提出的模块化有源电力滤波器方案适用于大容量谐波补偿,并可以提高系统的稳定性和安全性.

【关 键 词】有源电力滤波器；模块化；均流控制；FPGA

0引言

随着非线性负载在配电网中的应用日益广泛,电能质量严重恶化,而工业发展对电能质量提出了更高的要求,对电网谐波的限制也越来越严格[1].有源电力滤波器（APF）是解决谐波问题的理想设备,理论上可以补偿任意次数的谐波电流和无功功率,具有良好的动态性能,受到广泛的关注.单因其造价和技术原因,特别是容量的问题,在大功率应用领域受到制约[2-3].

目前,大容量APF的研究取得了较多成果如混合型APF,但因其无源部分参数设计难度大,而且容易发生谐振等缺陷,缺乏通用性；多电平APF具有单机容量大的优点,但电路控制不仅复杂而且对可靠性要求很高,价格也比较昂贵.多模块并联APF则比较灵活,可以应用于不同容量的谐波抑制场合,而且有利于标准化大规模生产.[4-5]

本文提出基于FPGA为核心控制芯片的新型模块化APF,FPGA具有设计灵活、速度快、不受干扰的特点；按模块容量比例均流控制策略不仅可以增加了设备谐波补偿的能力,而且提高了设备的可靠性和安全性.实验结果验证了理论分析的正确性.

1原理、结构和控制方法

本文中的有源电力滤波器实现完全模块化,基本结构如图1所示,装置由两部分组成：一为装置的控制系统；二是装置的功率模块.其中功率模块中集成了一个模块级别的FPGA控制系统、IGBT功率模块、直流侧并联电容和交流侧接入电感.各个模块之间为并联连接,当单个模块的容量不能满足系统谐波补偿要求,装置需要扩容时,只要增加装置的功率模块就可以了,使得装置可以广泛适用于各种不同容量的谐波抑制场合.

APF控制系统包括指令电流运算、补偿电流跟踪控制以及PWM驱动电路环节.根据APF工作原理知,模块化APF控制系统应当满足以下要求：（1）能够快速、准确地检测出系统电流的谐波成分、计算出指令电流；（2）能够良好地控制各个功率模块产生动态跟踪的高精度补偿电流；（3）功率模块直流侧电容电压保持稳定；（4）能够让各个滤波模块合理分担补偿电流.[6]

图1模块化APF基本结构

按照其控制系统的要求,图2给出了模块化并联型APF控制系统的控制方法原理图,其中：

C等于sinωt-cosωt-cosωt-sinωt（1）

C等于1