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混合型有源电力滤波器的研究

作　者: 尹发根
导　师: 缑新科
学　校: 兰州理工大学
专　业: 电路与系统
关键词: 统一电能质量调节器检测方法控制策略仿真
分类号: TN713.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

电网中各种非线性负载的不断增加,使电能质量问题日益严重。为了满足用户越来越高的要求,提高电力系统中的电能质量,已经成为了电力研究工作的重点之一。提高电能质量的方法有很多,有源电力滤波器(APF)由于能够对谐波和无功电流进行快速、准确的补偿而被公认为消除电网污染,提高电能质量的有效方法。本文探讨了电能质量受到影响的原因,对提高电能质量的方法进行了简单的分析,对现在的电力研究热点一有源电力滤波器的研究现状与发展情况进行了介绍。对完美的混合型有源电力滤波器—统一电能质量调节器(UPQC)的拓扑结构、补偿特性进行了深入的研究,分析了UPQC对系统中的电压以及负载电流的补偿过程。根据主电路拓扑结构对统一电能调节器的串联、并联部分进能了功能分解,分别建立了相应的数学模型。准确检测出谐波及无功电流是成功补偿电力系统的前提条件,文中对谐波及无功电流检测方法进行了重点分析。基于Park变换的谐波检测方法由于可在电网电压不对称、畸变情况下精确地检测出畸变波形,且无须对三相电压进行锁相或者是带通滤波等优点而被本文采用。控制方法是UPQC的关键技术,文中详细介绍了现行的各种控制方法的优缺点,包括电压、电流跟踪控制以及直流侧电压控制策略。本文中串联部分采用了三角波比较控制法,并联部分采用了滞环比较控制法。本文根据主电路拓扑结构,对相应的参数进行了计算,同时对低通滤波器(LPF)进行了设计,并结合MATLAB仿真软件对各参数进行了优化选择,最后根据文中的各个参数利用MATLAB仿真软件对UPQC进行了仿真。仿真结果表明,文章中采用的检测和控制方法是十分有效的,UPQC很好的实现了对负载输入电压和输入电流的综合控制。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-9
插图索引  9-11
第1章绪论  11-20
  1.1 电能质量  11-14
    1.1.1 电能质量标准  11-12
    1.1.2 电能质量问题的危害  12-14
  1.3 电能质量问题的控制方法  14-16
  1.4 有源电力滤波器的研究与发展现状  16-18
  1.5 本文的研究内容  18-20
第2章 UPQC主电路及工作原理的研究  20-28
  2.1 前言  20
  2.2 有源电力滤波器的分类  20-21
  2.3 串联-并联混合型有源电力滤波器(UPQC)的工作原理  21-27
    2.3.1 UPQC的主电路拓扑结构  21-23
    2.3.2 UPQC的等效模型  23-24
    2.3.3 UPQC的工作过程  24-26
    2.3.4 UPQC静态工作特性分析  26-27
  2.4 小结  27-28
第3章有源电力滤波器谐波与无功电流的检测  28-37
  3.1 前言  28
  3.2 谐波主要检测方法  28-29
  3.3 瞬时无功功率理论检测法  29-36
    3.3.1 瞬时无功功率理论的理论基础  29-31
    3.3.2 p-q检测法  31-32
    3.3.3 i_p-i_q检测法  32-33
    3.3.4 基于Park变换的谐波检测方法  33-36
  3.4 小结  36-37
第4章 UPQC的补偿控制策略研究  37-50
  4.1 引言  37
  4.2 UPQC的主要控制方法  37-39
  4.3 串联侧电压补偿控制  39-43
    4.3.1 联变流器在静止ABC坐标下的数学模型  39-41
    4.3.2 串联变流器单相电路的状态空间模型  41-43
  4.4 并联侧电流补偿控制  43-46
  4.5 直流侧电压控制  46-48
    4.5.1 直流侧电容电压调节  46-47
    4.5.2 母线两组电容电压不平衡的分析与抑制  47-48
  4.6 具有光伏并网发电功能的UPQC结构  48-49
  4.7 小结  49-50
第5章 UPQC系统的仿真研究  50-64
  5.1 引言  50
  5.2 主电路参数计算  50-54
  5.3 低通滤波器(LPF)的设计  54-57
    5.3.1 常用滤波器的介绍  54-55
    5.3.2 本文选用的低通滤波器和参数  55-56
    5.3.3 低通滤波器(L P F)的仿真  56-57
  5.4 系统仿真  57-63
    5.4.1 谐波检测仿真  58-60
    5.4.2 直流侧电容电压仿真  60-61
    5.4.3 串联侧电压补偿仿真  61-62
    5.4.4 并联侧电流补偿仿真  62-63
  5.5 小结  63-64
结论与展望  64-66
参考文献  66-70
致谢  70-71
附录A  71

混合型有源电力滤波器的研究

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