1、本科毕业论文（20 届）基于瞬时无功功率理论谐波检测的建模与仿真所在学院 专业班级 自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 毕业设计（论文）任务书I、毕业设计(论文)题目：基于瞬时无功功率理论谐波检测的建模与仿真II、 毕 业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：1、了解瞬时无功功率理论和在电力有源滤波器领域的应用。2、了解各种谐波检测方法，做出分析和比较。3、了解电力系统工具箱和电力电子工具箱。掌握基于 Matlab/Simulink 仿真方法。4、应用瞬时无功功率理论，对谐波检测的进行建模与仿真。III、 毕 业设计(论文)工作内容及完成时间：工作安排如下：1
2、、查阅文献，翻译英文资料，书写开题报告 第 1-4 周 2、相关资料的获取和必要知识的学习 第 5-9 周3、设计系统的硬件和软件模块并调试 第 10-14 周4、撰写论文 第 15-16 周5、总结，准备答辩 第 17-18 周 、 主 要参考资料：1周渊深主编.交直流调速系统与 MATLAB 仿真M.北京：中国电力出版社，2007 2沈辉主编.精通 SIMULINK 系统仿真与控制M.北京：北京大学出版社，200314-16 3周渊深.逻辑无环流直流可逆调速系统 MATLAB 仿真J.淮海工学院学报，2003 4. 丁斗章编著.变频调速技术与系统应用.天津：机械工业出版社，20055. A
3、lan.V Openheim. introduction to matlab and simulinkM.America:Pearson Education,2002 6. Texas Instruments Corp.TMS320C2xx Users Guide Incorporated, 1996.学士学位论文原创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本
4、声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空大学科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。作者签名： 日期：导师签名： 日期：基于瞬时无功功率理论谐波检测的建模与仿真摘要：电力系统中的谐波严重影响供电质量，对谐波问题进行研究具有很重要的意义。近年来,电力系统的谐波问题越来越受到重视。本文主要进行基于 DSP 的有源电力滤波器设计。文中先是阐述了基于
5、瞬时无功功率理论的 、 运算方式和改进型 、 运算方式的谐波电流检测方法。通过仿piqpiq真比较 、 运算方式和改进型 、 检测方法的检测性能，讨论高、低通滤波器对 、 运算方式检测结果的影响。piq有 源 滤 波 器 充 当 改 善 供 电 质 量 的 一 项 必 备 技 术 ， 在 很 多 发 达 国 家 已 经 有 了 越 来越 广 泛 的 应 用 ， 文中简要分析了并联型有源电力滤波器的系统控制。而随着 DSP 性能的不断改进，用 DSP 进行实时处理已成为一个新热点，采用 DSP 来控制有源电力滤波器逐渐成为一种趋势。本次设计中使用 TMS320F2812 芯片实现有源滤波器的数字
6、化控制。关键词：瞬时无功功率 有源滤波器 谐波测量 Matlab 仿真 Dsp指导老师签字：Modeling and simulation instantaneous reactive power theory of Harmonic detection Abstract: The power system harmonics seriously affect power quality, harmonics study the issue has very important significance . In recent years, the problem of power syste
7、m harmonics and more attention .This paper mainly APF DSP -based design . First introduced based on instantaneous reactive power theory , computation methods and improved harmonic current detection method calculation methods . Through simulation, calculation methods and improved detection performanc
8、e , detection methods , discussion of high and low pass filter , the operation mode of test results .Active power filter to improve the quality of power supply as a key technology in many developed countries has been increasingly widely used , the paper briefly analyzes the system control Shunt Acti
9、ve Power Filter. With the continuous improvement of DSP performance , real-time processing with DSP has become a new hot spot , using the DSP to control active power filter is becoming a trend. The design uses TMS320F2812 chip digital control of active power filter.Keywords : instantaneous reactive
10、power active filter,harmonic measurement,Matlab simulation,DspSignature of Supervisor:目录1 引言2 谐波基本理论与抑制方法2.1 谐波的基本概念 .32.2 谐波的产生及其危害 .52.3 谐波抑制方法 .53 基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测及仿真3.1 瞬时无功功率理论概述 .73.2 、 运算方式 .7piq3.3 一种改进型 、 谐波电流检测方法 .9piq3.4 仿真分析与比较 .113.4.1 电网电压对称有畸变 .113.4.2 电网电压不对称 .123.4.3 三相电流中有零序电流时利用低
11、、高通滤波器（LPF、HPF）的影响.133.4.4 改进型 、 检测方法和传统 、 运算方式 .14piqpiq3.4.5 改进型 、 检测方法用于单相电路 .153.5 小结 .164 并联型有源电力滤波器系统控制及仿真4.1 引言 .174.2 电流跟踪控制 .174.2.1 三角载波控制 .174.2.2 滞环比较控制 .184.3 直流侧电压控制 .184.4 系统仿真及结论 .194.5 小结 .235 基于 DSP 的有源滤波器控制系统设计5.1 引言 .245.2 总体设计思想 .245.3 硬件设计 .255.3.1 主电路 .255.3.2 控制电路 .265.4 软件实现
12、 .285.4.1 主程序 .285.4.2 中断服务子程序 .305.4.3 谐波电流的检测 .325.4.4 PWM 波的产生 .325.4.5 程序编写和调试过程中需注意的问题 .335.5 小结 .346 结论 .35参考文献 .36致谢.37基于瞬时无功功率理论谐波检测的建模与仿真1 引言“谐波”这词起源声学。关于谐波的数学分析于 18 世纪和 19 世纪已经奠定了良好基础。傅立叶等人提出的谐波分析方法至今仍很大程度上应用。电力系统中的谐波问题最早 20 世纪 20 年代和 30 年代就引起了人们的注意，在 20 世纪 50 年代和 60 年代，由于高压直流输电技术（HVDC）的发展
13、，当时的研究人员发表大量和变流器引起电力系统中的谐波问题有关的论文。70 年代以来，因为电力电子技术的快速发展，各种各样的电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中越来越广泛应用，来自谐波造成的危害也越来越严重。世界各国都对谐波问题投入比较多的关注。国际上召开了多次和谐波问题有关的学术会议，蛮多国家和国际学术组织都制定了标准和规定来限定电力系统谐波和用电设备中的谐波。而我们国家对谐波问题研究起步较晚。谐波研究的意义，首先谐波所带来的危害非常严重。谐波可以让电能的产生、运输和利用效率变低，让电力设备过热、产生振动和噪声，并让绝缘老化，让寿命缩短，甚至发生故障或者烧毁。谐波可以使系统局部并联或串联
14、谐振，让谐波量放大，使电容器等设备被烧毁。谐波还能够使继电保护和自动装置发生错误的动作，让电能计量产生混乱。而在电力系统外部，谐波可以使通讯设备和电子设备会出现严重干扰。谐波研究的意义，在于其对电力电子技术自身未来发展所造成的影响。电力电子技术是未来科学技术长远发展的重大的技术支柱。电力电子装置出现的谐波污染已经成了阻碍电力电子技术发展的主要技术障碍，这促使该领域的研究人员必须能够对这问题进行更有效的技术层面上的研究。谐波研究的意义，更是从环保问题上即“绿色”生态环境层面上来认识。而在电力系统中，无谐波是“绿色”的主要环保标志之一。而电力电子这个研究方面，对于实施环保电力电子呼声也是十分高涨。
15、目前，对谐波污染问题的治理是我们今后必须要解决的问题。和谐波问题有关的可以划分为以下四个层次：（1）谐波功率定义和功率理论的探究；（2）谐波分析以及谐波影响和危害的分析；（3）谐波抑制和补偿；2（4）和谐波相关的测量问题和限制谐波标准的探究。当电压和电流中含有谐波时，怎么样来定义各种功率是比较难解决的问题。怎么样让定义科学比较紧凑，又能让各种工程及管理上可以比较方便，还是有蛮多问题需要我们来探究。瞬时无功功率理论将传统三相电路功率理论中的正弦信号有效值、初相角、有功功率和无功功率突破时间平均值概念而引申为瞬时量，不但可以用在正弦波，也能够用在非正弦波和全部过渡过程的情况。传统的无功功率理论是被
16、包括在瞬时无功功率其中的，而传统理论是比较狭窄的适用范围。谐波分析包括谐波源分析和电力系统谐波分析。在电力电子装置普及以前变压器是主要的谐波源。目前电压器谐波的地位已然降低，最大的谐波源是许许多多电力电子装置。在其谐波分析中还不能充分的研究电容滤波整流电路。电力系统中重要的依据是谐波实测结果，它是研究和分析谐波问题的起始点。因为电子技术，尤其是数字电子技术的发展，已经有非常多的仪器可以对谐波连续的测量，给出相关的信息。但怎么样合理的选择采样时间、测量中间隔及测量的点，我们还需要研究怎么样解决波形瞬态和闪变的问题。通过制定新的谐波标准是解决谐波问题的重要措施。许多国家已经都拟定了限制谐波的国家规
17、定。我国于 1984 年和 1993 年分别拟定了。这样，全球范围的人开始环境保护的热潮。电力系统是一种我们生存的环境，它也是可以被污染的，最严重的污染是公用电网中所产生的谐波电流和电压。电力电子装置是公用电网中关键谐波源，由于电力电子装置越来越广泛的使用，电网中的污染问题越来越严重，影响供电质量。电力系统的谐波问题是与电力电子技术、电力系统、电气自动化技术、理论电工领域相关联的。由于电力电子装置的应用日益广泛，使得电力系统中的谐波问题引起人们越来越多的关注。也正因为电力电子技术的快速发展，在谐波抑制方面也获得比较重大进步。本文主要讨论并重点介绍基于瞬时无功功率理论的改进型 、 谐波电流检测方
18、法，通过有源电力滤波器系统抑制谐波电piq流，并简单介绍利用 TMS320F2812 实现有源电力滤波器的数字化控制。32 谐波基本理论与抑制方法2.1 谐波的基本概念在供电系统中，交流电压和交流电流希望表示成正弦波形。正弦电压可表示为: （2-)sin(2)(awtUtu1）式中 U 电压有效值；初相角； 角频率，=2=2/T; 频率；周期。正弦电压施加在线性无源原件电阻、电感和电容上，电流为比例、积分和微分关系，电压也为比例、积分和微分关系，仍然为同频率的正弦波。但施加在非线性电路上时，非正弦电流在电网阻抗上产生压降，也会使电压波形变成非正弦波。当然，非正弦电压施加在线性电路上时，电流也变成非正弦波。对于周期为 T=2/的非正弦电压 u(t)，一般满足狄里赫利条件，可分解为如下形式的傅立叶级数：（2-10 )sinco()(nwtbtawtu2）式中200)(1wtdua20)(cos)(tntn20)(i)(1wtdtubn（n=1,2,3,）或（2-10)sin()( nwtcawtu
