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并联型三相四线制APF谐波检测与控制的研究

作　者: 宋明臻
导　师: 陈志彬
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 有源电力滤波器 d-q-0谐波检测滑窗迭代模糊控制 PI控制
分类号: TM761.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着电力电子技术的进步，人们的日常生活中出现了各种非线性负载和电力电子装置，非线性负载和电力电子装置使用时会产生谐波和无功电流，这些谐波和无功电流一旦注入电网，会对电力系统造成很大的危害。随着这些电力装置的广泛应用，对公用电网造成的污染也日趋加剧。因此，抑制电网中的谐波，改善公用电网质量成为了目前治理谐波污染问题的首要任务。有源电力滤波器是一种新型的谐波补偿装置，它不仅可以抑制电力电子装置产生的谐波，而且能够对实时变化的无功快速地进行补偿，发展前景非常广阔。本文研究的主要对象是并联型三相四桥臂有源电力滤波器，重点针对滤波器的谐波电流检测和电流跟踪控制两部分进行了研究分析。在谐波电流检测部分，详细介绍了三相瞬时无功功率理论，并设计了基于瞬时无功功率理论d q0谐波检测方法，在三相电压源对称和不对称两种情况下进行了比较，仿真结果证明了d q0谐波检测方法不受电网电压变化的影响，能够快速、准确地检测出负载电流中的谐波和无功分量。另外，在该部分设计了基于滑窗迭代法的低通滤波器，取得了较好的仿真效果。在电流跟踪控制部分，本文首先采用了常规积分PI控制方法，该方法能够有效消减注入电网中的谐波，但控制效果不是特别理想。因此，本文又设计了模糊递推积分PI控制，仿真实验表明，在该控制方法下，补偿后的电网电流得到了明显改善，电网电流中的谐波含量也显著降低，达到了抑制电网中的谐波，提高电能质量的目的。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
1. 绪论  9-21
  1.1 谐波的基本问题及研究现状  9-12
    1.1.1 谐波的基本概念  9-10
    1.1.2 谐波的标准  10-11
    1.1.3 谐波的产生和危害  11-12
  1.2 谐波治理的措施  12-19
    1.2.1 高功率因数变流器  12-13
    1.2.2 无源滤波器  13-15
    1.2.3 有源电力滤波器  15-19
  1.3 本文研究的主要内容  19-21
2. 并联型有源电力滤波器的原理、结构及主电路参数的设计  21-27
  2.1 并联型有源电力滤波器的系统结构  21-22
  2.2 三相四桥臂 APF 主电路结构及工作原理  22-23
    2.2.1 三相四桥臂 APF 主电路结构  22-23
    2.2.2 三相四桥臂 APF 的工作原理  23
  2.3 主电路参数的设计  23-26
    2.3.1 主电路容量的估算  24
    2.3.2 直流侧电压的计算  24-25
    2.3.3 直流侧电容值的计算  25
    2.3.4 交流侧输出电感的选取  25-26
  2.4 本章小结  26-27
3. 并联型有源电力滤波器谐波电流检测的研究  27-37
  3.1 常见的谐波电流的检测方法  27-29
  3.2 基于瞬时无功理论的电流检测方法  29-33
    3.2.1 静止 abc 坐标与正交α-β坐标的变换关系  29-31
    3.2.2 旋转坐标下的 d-q-0 坐标变换  31-33
  3.3 基于瞬时无功理论的 d-q-0 谐波检测法  33-35
  3.4 低通滤波器的设计  35-36
  3.5 本章小结  36-37
4. 三相四线制 APF 主电路控制策略的研究  37-45
  4.1 滞环比较电流控制  37-38
  4.2 三角波脉宽调制控制法  38-39
  4.3 模糊递推积分 PI 控制器的研究  39-42
    4.3.1 递推积分 PI 控制  39-41
    4.3.2 模糊自适应算法的递推积分 PI 控制  41-42
  4.4 直流侧电容电压的控制  42-43
  4.5 本章小结  43-45
5. 并联型三相四线制 APF 的系统设计与仿真研究  45-65
  5.1 MATLAB/Simulink 概述  45-46
    5.1.1 SimPowerSystem 工具箱  45
    5.1.2 模糊逻辑工具箱（Fuzzy Logic Toolbox）  45-46
  5.2 三相四线制 APF 谐波电流检测电路的仿真分析  46-54
    5.2.1 对称的三相电路谐波检测的仿真分析  47-52
    5.2.2 不对称的三相电路谐波检测的仿真分析  52-54
  5.3 电流控制器的设计  54-63
    5.3.1 常规 PI 控制器设计  54-58
    5.3.2 模糊递推积分 PI 控制器的设计  58-63
  5.3 直流侧电容电压控制器的设计  63-64
  5.4 本章小结  64-65
6. 结论与展望  65-67
参考文献  67-70
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  70-71
致谢  71-72
作者简介  72-73

并联型三相四线制APF谐波检测与控制的研究

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