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并联型有源电力滤波器研究

作　者: 田鑫
导　师: 武守远；荆平
学　校: 中国电力科学研究院
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 有源电力滤波器 系统建模 谐波电流检测 控制策略 实验研究
分类号: TN713.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


电网中谐波污染日益严重,造成电能质量恶化。有源电力滤波器以其优越的补偿性能,已成为电力电子技术领域的研究热点之一。而其中并联型有源电力滤波器由于其自身优良的特性一直是研究的重点。本文在对有源电力滤波器进行介绍的基础上着重对三相三线制并联型有源电力滤波器的相关技术问题进行了详细的分析研究。首先对有源滤波技术进行了阐述,介绍了其系统构成以及工作原理；然后建立了并联型有源电力滤波器详细的数学模型,为以后的谐波检测和电流控制分析打下了基础。实时、高精度的谐波检测和快速准确的谐波电流控制是有源电力滤波器的两个重要部分。本文着重分析了基于瞬时无功功率理论的两种检测方法,并最终确定本课题采用基于Park变换的谐波检测方法。对并联型APF的控制采用了工程上常用的dq解耦的控制方式,谐波电流的产生采用SPWM控制方式。通过仿真研究验证了谐波电流检测和控制算法的有效性。在APF的实际应用中,电流环数字控制器通常以PI调节器为控制核心,但由于系统控制中存在延时,PI调节器在有源滤波中存在一定的局限性。本文在数字电流环中引入超前校正环节以提高系统快速跟踪控制的能力,并通过仿真对比得到加入校正环节前后系统的运行特性,验证了超前校正环节的有效性。最后在以上研究的基础上,本文搭建了一台三相三线并联型有源电力滤波器实验装置。利用此装置对上述方法进行了大量的实验和仿真研究,实验和仿真结果均表明本文提出的方法完全适用于并联型有源电力滤波器。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-16
  1.1 谐波的产生及其危害  8-9
  1.2 限制谐波的标准和措施  9-12
  1.3 有源滤波技术的发展概况和国内外研究现状  12-14
  1.4 本文所做的工作  14-16
第二章 有源电力滤波器的基本原理与拓扑结构  16-22
  2.1 APF的基本原理  16-17
  2.2 APF的分类和拓扑结构  17-21
  2.3 小结  21-22
第三章 并联型有源电力滤波器的建模  22-34
  3.1 并联型有源电力滤波器的建模方法  22-23
  3.2 开关函数及其建模  23-26
  3.3 并联型有源电力滤波器的开关周期平均建模  26-33
  3.4 小结  33-34
第四章 并联型有源电力滤波器的谐波检测算法研究  34-47
  4.1 谐波电流检测方法综述  34-37
  4.2 ip-iq法理论分析  37-40
  4.3 低通滤波器的设计  40-42
  4.4 派克变换法理论分析  42-45
  4.5 ip-iq法与派克变换法检测谐波的区别和联系  45
  4.6 小结  45-47
第五章 并联型有源电力滤波器的控制策略  47-56
  5.1 APF电流控制技术  47-49
  5.2 APF控制系统的建立  49-55
    5.2.1 外环电压控制  50-51
    5.2.2 内环电流解耦控制  51-54
    5.2.3 底层控制方式  54-55
  5.3 小结  55-56
第六章 并联型有源电力滤波器的仿真研究  56-71
  6.1 并联型有源电力滤波器的主电路参数计算  56-60
    6.1.1 APF连接电抗器  57-58
    6.1.2 APF直流侧电压  58-59
    6.1.3 APF直流侧等效电容  59-60
  6.2 并联型有源电力滤波器实验系统仿真研究  60-63
    6.2.1 带谐波负载情况下波形分析  60-62
    6.2.2 带无功负载情况下波形分析  62-63
  6.3 APF实际控制系统校正环节的设计  63-69
  6.4 小结  69-71
第七章 并联型有源电力滤波器的实验研究  71-83
  7.1 并联型有源电力滤波器实验系统的构成  71-72
  7.2 并联型有源电力滤波器实验系统控制器构成  72-75
    7.2.1 控制系统的硬件构成  72-73
    7.2.2 并联型有源电力滤波器样机主电路  73
    7.2.3 控制系统软件设计  73-75
  7.3 实验过程及结果分析  75-82
    7.3.1 不带载情况下的APF并网实验  76-77
    7.3.2 APF补偿无功功率实验  77-78
    7.3.3 APF补偿谐波实验  78-81
    7.3.4 APF补偿谐波实验与仿真结果对比分析  81-82
  7.4 小结  82-83
第八章 结论与展望  83-85
  8.1 本文研究工作总结  83-84
  8.2 展望  84-85
致谢  85-86
参考文献  86-90
攻读硕士学位期间发表论文  90

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 滤波技术、滤波器 > 有源滤波器
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