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自抗扰控制策略在并联混合型有源电力滤波器中的应用研究

作　者: 赵健
导　师: 马幼捷
学　校: 天津理工大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 并联混合型有源电力滤波器 李亚普诺夫稳定性 自抗扰控制器
分类号: TM761
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


随着大功率非线性负载的广泛应用,其带来的谐波对电力系统造成了巨大的污染。有源电力滤波器(active power filter, APF)作为一种动态治理谐波装置克服了无源滤波装置的缺点,近年来受到了广泛的关注。然而,有源电力滤波器同时也面临其自身电力电子器件约束而难以运用到中高压电力系统当中的挑战。并联混合型有源电力滤波器在结构上采用了新颖的设计方式,综合了无源滤波器和有源滤波器的优点,是目前有源滤波领域研究的热点。本文以并联混合型APF为研究对象,主要的研究内容如下：1、本文以某大型国有企业配电网为研究对象,以其某一条10KV支路为例,设计了一种可以运用配电网络的并联混合型APF。阐述了并联混合型APF的工作原理,在阐述原理的基础上以结构的不同将其模块化,分为有源部分和无源部分。无源部分的注入电容承担电力系统当中的基波电压,从而使有源部分工作在比较低的电压中,进而降低了装置的容量,使得并联混合型有源电力滤波器能够运用到中高压电力系统中。2、针对并联混合型APF的结构建立了其状态空间模型,在建立模型的基础上设计了一阶线性自抗扰控制器,对APF进行电流跟踪控制和直流侧电压控制。并联混合型APF的补偿性能主要依据其控制系统的优良性能。线性ADRC能够对系统的内扰和外扰进行综合的估计和补偿,弥补了模型忽略因素所带来的不确定扰动信息,实现了输出电流能够很好的跟踪指令信号的变化,同时直流侧电压稳定在给定值附近。仿真发现,在谐波电流频率范围宽、变化剧烈的情况下并联混合型APF输出电流能很好的跟踪指令电流,并且优于同条件下传统的PID控制效果。使得整个系统的控制性能达到了很好的效果,也证明了并联混合型有源电力滤波器状态空间模型的正确性和线性自抗扰控制器的优良品质。3、本文设计的一阶线性ADRC本身是一个闭环,需要进行稳定性分析。根据已知的条件将这种稳定性分析定性为模型已知的一阶线性ADRC急定性分析。运用李亚普诺夫稳定性原理对这种特征的一阶ADRC进行稳定性分析,结果表明一阶ADRC是渐进稳定的。在分析了稳定性的基础上将设计的并联混合型APF运用到某大型国有企业配电网当中,并进行仿真分析。结果表明,并联混合型APF具有良好的补偿效果,能够明显的治理系统的电流畸变,并且加装了并联混合型APF以后系统的电压质量也能得到少许的改善。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 课题的来源和研究意义  10-11
    1.1.1 课题来源  10-11
    1.1.2 研究意义  11
  1.2 有源电力滤波器国内外研究现状  11-15
    1.2.1 有源电力滤波器拓扑结构的研究  11-13
    1.2.2 有源电力滤波器控制方法的研究  13-15
  1.3 本文的研究内容  15-16
第二章 并联混合型有源电力滤波器控制理论基础  16-30
  2.1 并联混合型APF的拓扑结构和工作原理  16-18
    2.1.1 并联混合型APF提出的背景  16-17
    2.1.2 并联混合型APF的拓扑结构和工作原理  17-18
  2.2 自抗扰控制器和线性自抗扰控制器的原理  18-29
    2.2.1 自抗扰控制器发展概述  18-21
    2.2.2 自抗扰控制器  21-22
    2.2.3 线性自抗扰控制器的原理  22-24
    2.2.4 线性自抗扰控制器的稳定性分析  24-29
  2.3 小结  29-30
第三章 并联混合型有源电力滤波器数学模型和控制策略研究  30-41
  3.1 并联混合型APF的建模  30-34
  3.2 基于线性ADRC的并联混合型APF控制器设计  34-38
    3.2.1 并联混合型APF电流内环的一阶线性ADRC  34-37
    3.2.2 并联混合型APF电压外环的一阶线性ADRC  37-38
  3.3 仿真实验  38-40
  3.4 小结  40-41
第四章 基于一阶线性ADRC的并联混合型APF稳定性分析及应用研究  41-48
  4.1 基于一阶线性ADRC的并联混合型APF稳定性分析  41-43
  4.2 并联混合型APF的应用研究  43-45
    4.2.1 项目背景介绍  43-45
  4.3 仿真实验  45-46
  4.4 并联混合型APF对系统影响的分析  46-47
  4.5 小结  47-48
第五章 结论与展望  48-50
参考文献  50-54
发表论文和科研情况说明  54-55
致谢  55

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 电力系统的自动化 > 自动调整
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