SGER: A DSP Based Active Power Filter to Cancel Harmonic Currents in Low Voltage Electric Power Distribution Systems

SGER:基于 DSP 的有源电力滤波器,用于消除低压配电系统中的谐波电流

基本信息

  • 批准号:
    9712596
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.75万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    1997
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    1997-08-01 至 1999-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

ECS-9712596 Shireen Typical low voltage electric power distribution systems are increasingly being contaminated with excessive amounts of harmonic currents due to the growing use of nonlinear loads. The resulting electrical "pollution", often propagates for miles along the distribution feeders. More publicized problem cases have been caused by large single source offenders such as arc furnaces and megawatt-sized adjustable speed drive systems. These situations have been handled by electric utilities on a case by case basis. However, cumulative problems because of the aggregation of thousands of small residential, commercial and industrial nonlinear loads are much more difficult to deal with. Thus, there exists the need for new and innovative circuits that can be placed at end user facilities and on distribution feeders to reduce harmonic distortions. This research project proposes a Digital Signal Processor(DSP) based active power filter to cancel harmonic currents in low voltage electric power distribution systems. In recent years, DSPs have become an attractive means for the implementation of measurement and control algorithms, mainly because of their computing speed and low cost compared to conventional microprocessors used in control applications. The objectives of the proposed research are: To develop a DSP based control algorithm for a single phase active power filter to cancel harmonic currents in low voltage electric power distribution systems. To experimentally evaluate the algorithm on a laboratory prototype. To verify that the DSP-based active power filter is capable of providing localized low cost solution to the harmonic problem in power distribution systems. In view of the proliferation of power electronics equipment connected to the utility system, various national and international agencies have been considering limits on harmonic current injection to maintain a good power quality. The revised IEEE-519-1992 sta ndard, specifies requirements for the users as well as for the utility companies. Therefore, the proposed research will make significant contributions that serve the interests of the utility companies as well as the consumers. DSP-based single phase active power filters as proposed in this project can have significant contribution in isolating and neutralizing harmonics generated by a group of single phase nonlinear loads (such as computers and other electronic office equipment) and thereby protecting the upstream distribution system. This would provide a localized low cost solution, that will also be light in weight and occupy minimum space. The use of a DSP based controller will improve the system performance significantly compared to existing methods. Digital control by a DSP will provide fast transient response, high performance and increased reliability, in addition to the inherent advantages like computational power and immunity to noise and drift. Also, being programmable the DSP-based controller can easily be upgraded or modified to meet specific system requirements.
ECS-9712596 Shireen 由于非线性负载的日益增长的使用,典型的低压配电系统越来越多地被过量的谐波电流污染。 由此产生的电气“污染”,通常沿着配电馈线沿着传播数英里。 更公开的问题案例是由大型单一来源的罪犯造成的,如电弧炉和兆瓦级的可调速驱动系统。 这些情况已由电力公司按个案处理。 然而,由于成千上万的小型住宅,商业和工业非线性负载的聚合,累积的问题更加难以处理。 因此,存在对可以放置在终端用户设施处和配电馈线上以减少谐波失真的新的和创新的电路的需要。 本研究计画提出一种以数位讯号处理器(DSP)为基础之主动式电力滤波器,以消除低压配电系统中之谐波电流。 近年来,DSP已成为一种有吸引力的手段,用于实现测量和控制算法,主要是因为它们的计算速度和成本较低,相比传统的微处理器用于控制应用。 拟议研究的目标是: 为消除低压配电系统中的谐波电流,开发了一种基于DSP的单相有源电力滤波器控制算法。 在实验室原型上对算法进行实验评估。 验证基于DSP的有源电力滤波器能够为配电系统的谐波问题提供本地化的低成本解决方案。 鉴于连接到公用事业系统的电力电子设备的激增,各种国家和国际机构一直在考虑对谐波电流注入的限制,以保持良好的电能质量。 修订后的IEEE-519-1992标准规定了对用户和公用事业公司的要求。 因此,拟议的研究将作出重大贡献,服务于公用事业公司以及消费者的利益。 本项目建议的以DSP为基础的单相有源电力滤波器,在隔离和中和一组单相非线性负载(如计算机和其他电子办公设备)产生的谐波方面有很大的贡献,从而保护上游配电系统。 这将提供一种局部化的低成本解决方案,该解决方案也将重量轻并且占据最小的空间。 与现有方法相比,使用基于DSP的控制器将显著提高系统性能。 DSP的数字控制将提供快速瞬态响应、高性能和更高的可靠性,此外还有计算能力和抗噪声和漂移等固有优势。 此外,基于DSP的控制器可编程,可以很容易地升级或修改,以满足特定的系统要求。

项目成果

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