基于DSP+CPLD 的有源电力滤波器控制系统的设计

      为了解决三相四线制电网中谐波、无功功率和三相不平衡等电能质量问题,本文采用基于DSP+CPLD 全数字控制的并联型有源电力滤波器(APF)来实现补偿。本文介绍了APF 的系统结构及工作原理,并进行控制系统的优化设计。电流检测部分,采用先提取零序电流分量,然后利用基于瞬时无功理论的检测法;补偿电流跟踪控制部分采用定时滞环比较法;直流侧电压采用动态滞环控制法等。通过MATLAB 仿真结果表明,采用这种方案,可以对三相四线制系统中的谐波、无功、负序、零序等电流分量进行有效补偿,具有良好的动态补偿效果。

1 引言

进入*世纪后半叶以来,电力系统中非线性、冲击性和单相负载都大量增加,由此产生的谐波、无功功率和三相不平衡等问题给电力系统和用户造成了严重的影响。

它们增加电力系统设备的容量, 增加电能损耗, 降低其使用效率; 增加电压损失和电压偏移, 危及到电气设备的正收稿日期:2010-03-25常工作; 影响到计量仪表的准确性; 引起继电保护和自动装置发生误动作或拒动作, 引发事故; 谐波甚至会引起电力系统中局部的并联谐振和串联谐振,造成谐波放大等现象;谐波还会对邻近的通信系统产生干扰等问题。

因此, 在电力系统运行中, 研究怎样进行谐波污染抑制和无功功率补偿, 来改善电能质量、提高功率因数和减少电能损耗已成为电力系统中的一个重要研究课题。本文正是针对大量存在的三相四线制系统而进行设计的高性能动态补偿装置, 并联型三相四线制有源电力滤波器(APF),它能对大小和频率都变化的谐波和无功进行快速补偿, 具有重大的现实和研究意义。

2 有源电力滤波器的工作原理和结构

图1 三相四线制并联型有源电力滤波器的系统结构图