有源電力濾波器是一種新型諧波，無功補償裝置。和傳統(tǒng)無源的補償裝置相比，有源電力濾波器具有很大的優(yōu)勢，可以對諧波，無功以及負序電流實現(xiàn)實時、準確的補償。因此，有源電力濾波器得到了廣泛的研究，并開始進入工業(yè)應用階段。隨著數(shù)字信號處理技術的高速發(fā)展，以全數(shù)字化控制技術實現(xiàn)的有源電力濾波器必將成為電力電子技術中新的研究熱點。 本論文闡述了諧波抑制的背景和目的以及國內(nèi)外諧波抑制技術的發(fā)展現(xiàn)狀，深入分析、比較了目前常用的有源濾波器的結構和工作原理，本論文探討了單相系統(tǒng)的諧波檢測算法的各種方案及其特點，選用負荷電流基波有功分量法對諧波電流進行檢測。該方法結構簡單，不僅適用于單相系統(tǒng)而且適用于三相系統(tǒng)。本文對單相有源電力濾波器進行了硬件和軟件設計，對各硬件部分實現(xiàn)的功能進行了具體的介紹，并給出了實現(xiàn)原理圖。軟件設計部分給出了主要程序的設計流程圖。以上設計方案在MATLAB 仿真軟件包的SIMULINK 環(huán)境下進行了仿真實現(xiàn)，仿真結果證實了本文設計的有源電力濾波器的正確性和諧波補償?shù)膶崟r性。 在理論分析和仿真研究的基礎上，設計了基于TMS320F2812 DSP 控制的單相并聯(lián)型電力有源濾波器，研制了實驗樣機，對并聯(lián)型有源電力濾波器進行了初實驗結果表明，本論文采用的負載電流基波有功分量算法能夠實時，準確地提取出諧波和無功分量，同時也表明，這種基于TMS320F2812 DSP 的單相有源電力濾波器具有優(yōu)良的諧波補償特性。
上傳時間： 2013-06-19
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變電站是電力系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié)，它的運行情況直接影響到電力系統(tǒng)的可靠、經(jīng)濟運行。一個變電站運行情況的優(yōu)劣，在很大程度上取決于其二次設備的工作性能。現(xiàn)在的變電站有三種運行模式：一種是常規(guī)變電站，一種是部分實現(xiàn)微機管理、具有一定自動化水平的變電站，再有一種是實現(xiàn)無人值班、全面微機化的綜合自動化變電站。在常規(guī)變電站中，其繼電保護、中央信號系統(tǒng)、變送器、遠動及故障錄波裝置等所有二次設備都是采用傳統(tǒng)的分立式設備，而且站內(nèi)配備大量控制、保護、記錄用屏盤。使裝備設置復雜，占地面積大，日常維護管理工作繁重。這種常規(guī)變電站的一個致命弱點是不具備自診斷能力，對二次系統(tǒng)本身的故障無法監(jiān)測。因此，這種常規(guī)變電站已逐漸被淘汰。 要提高變電站運行的可靠性及經(jīng)濟性，一個最有效的方法就是提高變電站運行管理的自動化水平，實現(xiàn)變電站的綜合自動化，以微機化的新型二次設備取代傳統(tǒng)使用的分立式設備。開發(fā)集保護、控制、監(jiān)測及遠動等功能為一體的新型設備，并實現(xiàn)設備共享、信息資源共享，使變電站設計簡捷、布局緊湊，運行更加可靠安全。 隨著微型計算機技術、集成電路技術的迅速發(fā)展，原來越多的新技術和新產(chǎn)品應用到變電站的二次設備中去，使變電站的二次設備得到不斷的更新?lián)Q代。該項研究把一種新型的低壓電能量測量芯片與高性能的數(shù)字信號處理器(DSP)結合起來，利用DSP體積小、功能強、功耗低、速度快、性價比高等優(yōu)點，設計出新型的變電站線路測控單元，實現(xiàn)對高壓線路的測量、監(jiān)視和控制，這種新型的二次設備比傳統(tǒng)的二次設備具有更高的精度和更快的相應速度。 與此同時，網(wǎng)絡理論和技術的發(fā)展，也使變電站監(jiān)控系統(tǒng)的結構發(fā)生了很大的變化，由原來的集中控制型逐步過渡到功能分散、模塊化的分散網(wǎng)絡型，通過現(xiàn)場總線，使主控室和現(xiàn)場之間的聯(lián)系變成了串行通信聯(lián)系，從而提高的系統(tǒng)的可靠性和可維護性。CAN總線應用于變電站的監(jiān)控系統(tǒng)中，組成變電站的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡，可以提高系統(tǒng)的抗干擾能力和容錯能力。 該文就以上的兩個方面進行研究和設計，主要內(nèi)容包括：一是在簡單介紹新型電能測量芯片和DSP的基本知識的基礎上，提出了一個變電站測控單元的設計方案，并從從硬件和軟件兩個方面進行了詳細的介紹，主要部分是對測量模塊的設計；二是系統(tǒng)的通信接口模塊設計，從硬件和軟件方面詳細的介紹了通信模塊的三種不同的通信接口的設計，分別是RS-232串行通信、RS-485總線通信、CAN總線通信；三是在分析現(xiàn)代測控系統(tǒng)發(fā)展歷史，指出了現(xiàn)場總線測控系統(tǒng)的優(yōu)越性；四是設計出的測控系統(tǒng)單元的基礎上，利用CAN現(xiàn)場總線構建變電站的綜合監(jiān)控系統(tǒng)。 該文提出的方案、技術以及結論對于變電站監(jiān)控系統(tǒng)和自綜合動化系統(tǒng)的研究開發(fā)、工程設計都具有實際的參考意義。
上傳時間： 2013-04-24
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本課題是國家自然科學基金重點資助項目“微型燃氣輪機一高速發(fā)電機分布式發(fā)電與能量轉換系統(tǒng)研究”(50437010)的部分研究內(nèi)容。高速電機的體積小、功率密度大和效率高，正在成為電機領域的研究熱點之一。高速電機的主要特點有兩個：一是轉子的高速旋轉，二是定子繞組電流和鐵心中磁通的高頻率，由此決定了不同于普通電機的高速電機特有的關鍵技術。本文針對高速永磁電機的機械與電磁特性及其關鍵技術進行了深入地研究，主要包括以下內(nèi)容： 首先，進行了高速永磁電機轉子的結構設計與強度分析。根據(jù)永磁體抗壓強度遠大于抗拉強度的特點，提出了一種采用整體永磁體外加非導磁高強度合金鋼護套的新型轉子結構。永磁體與護套之間采用過盈配合，用護套對永磁體施加的靜態(tài)預壓力抵消高速旋轉離心力產(chǎn)生的拉應力，使永磁體高速旋轉時仍承受一定的壓應力，從而保證永磁轉子的安全運行。基于彈性力學厚壁筒理論與有限元接觸理論，建立了新型高速永磁轉子應力計算模型，確定了護套和永磁體之間的過盈量，計算了永磁體和護套中的應力分布。該種轉子結構和強度計算方法已應用于高速永磁電機的樣機設計。 其次，進行了高速永磁轉子的剛度分析和磁力軸承—轉子系統(tǒng)的臨界轉速計算。基于電磁場理論分析了磁力軸承支承的各向同性，利用氣隙靜態(tài)偏置磁通密度計算了磁力軸承的線性支承剛度，在對高速電機轉子結構離散化的基礎上建立了磁力軸承—轉子系統(tǒng)的動力學方程，采用有限元法計算了高速永磁電機轉子的臨界轉速。利用該計算方法設計的1臺采用磁力軸承的高速電機，已成功實現(xiàn)60000r/min的運行。 再次，進行了高速永磁電機的定子設計，提出了一種新型環(huán)形繞組結構。環(huán)型繞組線圈的下層邊放在定子鐵心的6個槽中，而上層邊分布在定子鐵心軛部外緣的24個槽中，不但增加了定子表面的通風散熱面積，使冷卻氣流直接冷卻定子繞組，更為重要的是，解決了傳統(tǒng)2極電機繞組端部軸向過長的難題，使轉子軸向長度大為縮短，從而增加了高速永磁電機轉子系統(tǒng)的剛度。 然后，采用場路耦合以及解析與實驗相結合的方法，分析計算了高速永磁電機的損耗和溫升，并對高速永磁發(fā)電機的電磁特性進行了仿真。高速電機的優(yōu)點是體積小和功率密度大，然而隨之而來的缺點是單位體積的損耗大，以及因散熱面積小造成的散熱困難。損耗和溫升的準確計算對高速電機的安全運行至關重要。為了準確計算高速電機的高頻鐵耗，對定子鐵心所采用的各向異性冷軋電工鋼片制作的試件，進行了不同頻率和不同軋制方向的導磁性能和損耗系數(shù)測定。然后采用場路耦合的方法，分析計算了高速電機的定子鐵耗和銅耗、轉子護套和永磁體內(nèi)的高頻附加損耗以及轉子表面的風磨損耗。在損耗分析的基礎上，計算了高速電機的溫升。最后，設計制造了一臺額定轉速為60000r/min的高速永磁電機試驗樣機，并進行了初步的試驗研究。測量了電機在不同轉速下空載運行時的定、轉子溫升及定子繞組的反電動勢波形。通過與仿真結果的對比，部分驗證了高速永磁電機理論分析和設計方法的正確性。在此基礎上，提出一種高速永磁電機的改進設計方案，為進一步的研究工作打下了基礎。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著非線性負載在電網(wǎng)應用中的不斷增加，給電網(wǎng)造成的諧波污染日益嚴重，已成為影響電能質量的重要因素之一。與無源濾波器相比，有源濾波器具有濾波特性好，受電網(wǎng)阻抗影響小，可同時補償諧波和無功等優(yōu)點，所以，有源電力濾波裝置作為一項有效措施，被廣泛地研究和應用。 本文首先介紹了諧波產(chǎn)生及其嚴重的危害性，綜述了國內(nèi)外電力系統(tǒng)諧波抑制技術的發(fā)展概況以及有源電力濾波器在諧波抑制中的應用前景。闡明了以DSP為核心控制芯片的有源電力濾波器數(shù)字控制系統(tǒng)的特點。介紹了有源電力濾波器的結構和工作原理，在瞬時無功功率理論的基礎上設計了諧波電流的檢測方案，提出了有源電力濾波器全數(shù)字化控制系統(tǒng)的實施方案，包括信號調理、過零檢測、交流采樣、鎖相和濾波等，同時給出部分程序框圖及程序和程序運行結果。為了進行更加深入的理論分析，本文在MATLAB的SIMULINK仿真環(huán)境下建立了有源電力濾波器系統(tǒng)的仿真模型，并對諧波電流檢測方法進行了仿真對比。同時，重點進行了軟件設計，包括數(shù)字鎖相環(huán)、低通濾波器等，程序運行結果取得了令人滿意的效果。 本文以三相并聯(lián)有源電力濾波器為研究對象，設計了基于DSP芯片的數(shù)字化控制方案，該方案用一片DSP芯片TMS320F2812實現(xiàn)諧波指令電流計算和控制環(huán)節(jié)。并詳細介紹了該控制方案的軟件設計。 從目前國外的研究和使用情況來看，有源電力濾波器具有廣闊的應用前景。本題目今后的重點發(fā)展方向是進行實用化研究。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著我國電力系統(tǒng)不斷發(fā)展，高壓開關柜以其結構簡單、維護工作量小、適合于頻繁操作等特點，受到廣大用戶歡迎，并成為高壓開關向無油化發(fā)展的一大主流。近年來，隨著電力系統(tǒng)不斷向大容量、高電壓、小型化發(fā)展，40.5kV高壓開關柜在電力系統(tǒng)中也得到普遍的采用。絕緣問題是電力設備穩(wěn)定、可靠運行的重要影響因素之一，并且絕緣也是高壓電器設備中的薄弱環(huán)節(jié)，高壓開關柜故障中很大一部分就是由于絕緣破壞而造成的。因此如何能夠合理的配置母線、真空斷路器及其它電器元件，得到較佳的絕緣配合和設計，達到具有高度可靠的絕緣性能，保證高壓開關柜在配電系統(tǒng)中安全運行，且有較小的安裝空間，是開關柜設計中一個值得研究的重要問題。 在計算機模擬電場分布的求解中，有限元方法以其剖分簡便易行、可適用于多種介質和較高的計算效率，已成為電磁場問題求解的主要方法之一。ANSYS是有限元計算方法的代表軟件，通過對模型特征參數(shù)化，使用用戶參數(shù)化設計語言(APDL)，可以進一步提高分析效率，使得整個分析過程自動、通用。 本文從實際產(chǎn)品設計入手，根據(jù)開關柜的結構特點，建立了三維電場數(shù)值計算模型，在滿足技術條件要求的基礎上，通過采用電場的數(shù)值仿真分析及相應實驗研究，描述了40．5kv高壓開關柜配電系統(tǒng)接地開關相間及接地柜中全場域電場分布情況，確定了接地開關在不同情況下的電場分布、變化情況，通過理論的計算和分析，對產(chǎn)品的絕緣進行了校核與驗證，進而得到合理的布置結構和達到最佳的絕緣配合，為實際產(chǎn)品的開發(fā)和設計提供了理論依據(jù)。
上傳時間： 2013-07-27
上傳用戶：sy_jiadeyi
本文系統(tǒng)地論述了應用單片機開發(fā)步進電動機二維運動控制器的方法。該二維運動控制器的樣品已經(jīng)研制出來，經(jīng)過實際運行測試，達到了設計要求，既能實現(xiàn)兩軸獨立運動控制，又能靈活方便地進行聯(lián)動控制。由于控制軟件對步進電動機采用了適當?shù)淖詣诱{速方案，使得電機在運動過程中沒有失步現(xiàn)象，運行平穩(wěn)，定位精度高，重復定位性好。 本文所完成的主要工作有：(1)步進電動機驅動電路的研究。(2)系統(tǒng)控制方案設計。(3)硬件系統(tǒng)設計。單片機的選擇、串行通信等電路設計。(4)軟件系統(tǒng)設計。該控制器重點在于步進電動機的驅動電路硬件與控制軟件的設計，以及上下位機串口通信的實現(xiàn)。本設計的控制環(huán)節(jié)由AT89S52單片機和環(huán)形分配器PMM8713構成，單片機采用RS-485標準的串口通信與上位機進行通信，利用PMM8713產(chǎn)生步進電動機運行和正反轉的控制信號。驅動環(huán)節(jié)采用UC3842實現(xiàn)恒流驅動，給出特定的脈沖驅動信號，驅動功率管進行開通和關斷，使步進電動機按照規(guī)定的軌跡和速度運行。軟件部分由上位機軟件和下位機軟件共同組成。上位機軟件用Visual Basic編制，界面友好，下位機軟件用單片機匯編語言編制。上位機輸入的指令經(jīng)編譯生成相應的目標代碼并通過計算機串口發(fā)送到下位機中。下位機的功能：一是接收來自上位機的數(shù)據(jù)和命令；二是根據(jù)上位機發(fā)送的命令執(zhí)行相應的動作；三是向上位機發(fā)送有關提示信息。 該控制系統(tǒng)在設計方面具有如下特點： 1.采用內(nèi)部時鐘方式產(chǎn)生步進電動機的驅動脈沖，而沒有采用高速脈沖發(fā)生器等外部方式，用軟件來實現(xiàn)，從而降低硬件成本。 2.硬件設計方面，盡可能地選擇了標準化、模塊化的電路，從而提高了設計的成功率和結構的靈活性。 3.盡可能選用了功能強、集成度高、通用性好、市場貨源充足的電路或芯片。 控制器硬件結構簡單，成本低廉，控制可靠，功能強大，使用方便，因而具有十分廣闊的應用前景。
上傳時間： 2013-05-16
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隨著工業(yè)電力電子技術的發(fā)展，電力系統(tǒng)中的非線性負載越來越多，由此帶來的諧波公害越來越嚴重。應用現(xiàn)代技術對諧波等進行經(jīng)濟、有效地補償是目前急待解決的重要問題之一。消除諧波的方法是加裝濾波裝置。對高壓大容量諧波源國內(nèi)外目前主要是采用LC諧振型無源濾波器(PassivePowerFilter，PF)，這些濾波器還兼有無功和負序補償功能。盡管PF具有初期投資小、運行效率高等優(yōu)點，但其濾波效果受電力系統(tǒng)阻抗的影響較大，且只能消除特定次數(shù)的諧波，對于諧波次數(shù)經(jīng)常變化的負載濾波效果不好，還可能與系統(tǒng)發(fā)生串聯(lián)、并聯(lián)諧振，導致諧波放大，使LC濾波器過載甚至燒毀。進入80年代以后，隨著有源濾波技術的不斷深入和用戶對諧波問題的重視，以及電力電子技術的飛速發(fā)展，大功率可關斷器件(GTR，GTO，IGBT等)的不斷進步，有源電力濾波器(ActivePowerFilter，APF)作為抑制電網(wǎng)諧波、補償供電系統(tǒng)無功功率的新型電力電子裝置得到迅速發(fā)展，其中又以并聯(lián)型有源電力濾波器的使用最為廣泛。 本文以并聯(lián)型注入式混合有源濾波器為基礎，就其設計與應用的幾項重要技術進行了研究，論文主要包括以下幾個方面的內(nèi)容： 1.就國內(nèi)外有源濾波器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展概況作了較為全面的綜述，介紹了目前研究的熱點與難點。 2.研究了各型有源濾波器的基本拓撲結構和運行原理，分析了其各自的優(yōu)缺點。 3.提出了一種適合大容量工程應用的混合型濾波器結構，結合工程實際完成了各組成部分的參數(shù)設計。 4.對各種諧波檢測算法進行了比較研究，提出了一種準確性較高、延時較短的新型檢測方法。 5.就APF中逆變器的PWM調制問題，提出了一種基于新的改進規(guī)則采樣法的死區(qū)補償方法。
上傳時間： 2013-07-06
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目前，大多數(shù)實用的諧波抑制系統(tǒng)都使用已經(jīng)很成熟的無源濾波技術，但無源濾波器存在諸如易受系統(tǒng)參數(shù)影響、只能消除特定次諧波缺點。所以有源電力濾波器因其動態(tài)補償諧波的優(yōu)越性能已成為一項熱門的研究課題。但是我國的有源電力濾波器技術目前還沒有進入實用階段，多數(shù)只是進行理論上的探討研究。 本文的研究目的就是探討一種新的控制算法，設計一套實用的有源電力濾波器系統(tǒng)以補償諧波及無功功率。 本文的主要內(nèi)容如下： 1.介紹了目前常用的幾種典型的有源電力濾波器系統(tǒng)結構、基本原理及其主要工作特點。 2.在第三章分析了諧波及無功電流的檢測即有源電力濾波器中指令電流運算電路部分。有源電力濾波器利用瞬時無功功率理論來檢測諧波和無功電流會使補償電流產(chǎn)生誤差。本文設計的并聯(lián)型有源電力濾波器采用一種新的控制算法來綜合補償非線性負載產(chǎn)生的諧波和無功功率。該方法可有效的區(qū)分用戶對于電壓、電流波形畸變的責任，并對其做出相應的獎懲措施。電源電流經(jīng)過本文設計的有源電力濾波器補償后，其波形與公共連接點的電壓保持一致，根據(jù)這一特征，我們就可以區(qū)分公共連接點處供電部門和用戶的責任。由于電源電流和電壓波形保持同步變化，所以負載產(chǎn)生的無功功率完全得到了補償。為了減少離散傅立葉變換帶來的時間延遲，提高有源電力濾波器的動態(tài)響應速度，采用了同步旋轉坐標系對諧波電壓提前一個采樣周期進行預測。 3.本文提出的有源電力濾波器控制算法非常簡單，用具有高速運算性能和強大控制功能的數(shù)字信號處理器(DSP)實現(xiàn)十分容易。 4.對三相電路和單相電路根據(jù)實際運行可能出現(xiàn)的情況進行了大量的仿真研究，仿真結果也驗證了本文提出的有源電力濾波器的控制算法是有效可行的。 有關諧波源的研究是諧波問題的基礎，而諧波的補償和抑制是諧波問題研究的核心問題，因此本文的研究工作對于電力系統(tǒng)諧波的分析治理具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
上傳時間： 2013-07-23
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隨著電力電子裝置的廣泛應用,人們對電能變換的控制能力日益提高.但這些非線性裝置所產(chǎn)生的無功和諧波污染也給電網(wǎng)帶來越來越嚴重的危害.研究有源電力濾波器以補償電力電子裝置所引起的無功和諧波污染已成為電力電子應用技術中的一個重大研究課題. 本文主要研究一種基于DSP控制的運用于高壓電力系統(tǒng)的新型大容量補償裝置,它結合了有源濾波器(APF)和靜止無功補償發(fā)生器(SVG),的優(yōu)點,在抑制電網(wǎng)諧波的同時進行無功補償. 傳統(tǒng)補償裝置主要采用模擬控制.但模擬控制存在電路復雜、控制性能差、易受環(huán)境干擾等缺點.本文提出以TI公司TMS320LF2407高速處理器為核心的數(shù)字控制系統(tǒng).更重要的是,該補償裝置使用的電抗和電容元件比傳統(tǒng)SVC中的電抗器和電容元件小.大大縮小了裝置的體積和成本. 另外,由于補償裝置中IGBT模塊的額定工作電壓的限制,若要將其運用于高壓系統(tǒng)需要連接特殊的升壓變壓器,成本較高.如果能夠借助一些輔助的外電路解決功率器件串聯(lián)工作時的均壓問題,那么就可以省去升壓變壓器的投資,降低了成本.這也是本文的一個研究方向. 本文首先回顧了電力系統(tǒng)有源濾波和無功補償?shù)陌l(fā)展情況,然后闡述了有源濾波和無功補償?shù)墓ぷ髟砗完P鍵技術.在此基礎上,討論了電力系統(tǒng)有源濾波和無功補償裝置的硬件設計及軟件開發(fā).最后,使用Matlab對系統(tǒng)進行了仿真并進行了實驗驗證.
標簽： DSP 控制 電力系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-09
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隨著電力電子裝置越加廣泛的投入使用,電能得到了更加充分的應用,但是伴隨而來的是越來越多的非線性、沖擊性負載的投入使用,電網(wǎng)中諧波污染日益嚴重,在針對此類諧波抑制和無功補償裝置的研究中,電力有源濾波器APF得到了廣泛應用. 與傳統(tǒng)無源濾波器比較,有源電力濾波器具有動態(tài)響應特性好,濾波特性不受系統(tǒng)阻抗的影響等優(yōu)勢.而APF所采用的諧波電流檢測方法,直接決定了諧波的檢測精度和跟蹤速度,是決定諧波補償特性的關鍵.本論文重點研究了諧波電流檢測方法. 在眾多有源濾波器的諧波及無功電流檢測算法中,基于三相瞬時無功功率理論的應用最為廣泛.應用此理論的i<,p>-i<,q>島檢測方法計算簡單,具有較好實時性,適合電流快速檢測的優(yōu)點；但同時也存在很多局限性. 本文首先通過分析、比較總結出各類APF的優(yōu)缺點和適用性,系統(tǒng)地研究了有源電力濾波器的兩個關鍵技術:諧波電流檢測和PWM信號發(fā)生器的控制策略；在此基礎上,針對在負載電流有較大突變時補償電路會產(chǎn)生較大畸變影響補償效果的問題,以及三相電壓畸變時i<,p>-i<,q>檢測法存在的誤差等問題,從基于DSP控制的三相四線制并聯(lián)型有源電力濾波器的結構出發(fā)進行優(yōu)化設計,提出了一種改進的i<,p>-i<,q>檢測法,在該檢測法中增加了平衡.APF直流側電容總電壓和上下電容電壓的閉環(huán)控制,以消除負載電流突變時產(chǎn)生的畸變；并采用一種新穎的基于低通濾波的A相正序電壓提取單元來代替原始的i<,p>-i<,q>檢測法的PLL鎖相環(huán),在三相電壓畸變情況下仍可以正確提取A相正序電壓,以精確檢測出諧波和無功電流. 最后通過MATLAB6.5對系統(tǒng)進行了仿真驗證,仿真結果表明該算法能有效保證檢測效果的實時性和精確性,證明了該算法的可行性.
上傳時間： 2013-04-24
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