中频感应加热电源谐波抑制的有源滤波技术研究

摘要

感应加热电源是利用电磁感应原理对金属工件进行涡流加热的电力电子装置，它具有加热快、能耗小等突出优点，在工业生产中广泛使用。感应加热电源是交直交系统，它将电网提供的工频交流电进行整流和逆变产生所需中频交流电。在整流过程中，它会产生大量谐波电流，对电网造成严重谐波污染。感应加热电源的谐波治理问题愈加引起人们重视。本文分析了感应加热电源的结构和产生谐波的特征，选用有源电力滤波器抑制感应加热电源的谐波。谐波检测是有源电力滤波器的关键环节，本文进行了谐波电流检测系统的设计。
　　对比常用的谐波检测方法后，本文选用基于瞬时无功功率理论的pqii算法，设计了基于CPLD和PC/104嵌入式工控机为核心的谐波检测系统。设计了包括A相电压过零检测电路、三相电流采集电路、锁相倍频电路、CPLD逻辑处理电路和PC/104总线接口电路等的硬件电路，设计了CPLD和PC/104工控机软件程序。最后搭建谐波检测系统样机进行实验，实验结果良好，验证了设计的正确性。

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第一章 绪论

1.1 选题背景和意义

1.2 感应加热电源概况

1.2.1 感应加热技术发展概况

1.2.2 感应加热电源的优点和不足

1.3 谐波及其抑制

1.3.1 谐波的定义

1.3.2 谐波的来源和危害

1.3.3 谐波抑制的主要方法

1.3.4 有源电力滤波器

1.4 本文的主要研究内容

第二章 感应加热电源的谐波及其检测方法

2.1 感应加热电源谐波分析

2.1.1 感应加热电源的结构

2.1.2 感应加热电源产生的谐波

2.2 常用的几种谐波检测方法

2.3 基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法

2.3.1 瞬时无功功率理论

2.3.2 p-q检测算法

2.3.3 ip-iq检测算法

第三章 感应加热电源谐波检测系统设计

3.1 检测系统硬件电路设计

3.1.1 检测系统电源稳压电路

3.1.2 A相电压过零检测电路

3.1.3 三相电流采样电路

3.1.4 锁相倍频电路

3.1.5 CPLD逻辑处理电路

3.1.6 PC/104总线接口

3.1.7 检测系统PCB样板

3.2 检测系统软件程序设计

3.2.1 CPLD程序设计

3.2.2 PC/104工控机程序设计

第四章 实验结果及分析

4.1 电路实验波形

4.1.1 电压过零同步整形实验

4.1.2 电流采样实验

4.1.3 锁相倍频实验

第五章 结论

参考文献

致谢