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三相并联型有源滤波器谐波检测与补偿控制技术的仿真研究

作　者: 马娇
导　师: 潘迪夫
学　校: 中南大学
专　业: 载运工具运用工程
关键词: 有源电力滤波器 谐波抑制 自适应检测 逆系统方法 变结构控制
分类号: TN713.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 227次
引　用: 1次
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内容摘要


随着电力电子技术的快速发展,越来越多的非线性负载和各种换流设备广泛应用于电力系统中,使得电力系统的谐波污染日益严重,大大影响了电能质量。有源滤波器(Active Power Filter,即APF)作为治理电网谐波最有效的新型电力电子装置,较于传统的无源LC滤波器,具有补偿效果好、可实现动态跟踪补偿等优点,现已得到快速发展。论文介绍了国内外APF的研究现状和发展趋势,其工作原理和各种拓扑结构。APF补偿效果的关键在于谐波电流的检测方法和电流跟踪控制的方法。本文在介绍常用检测方法的基础上,结合三相三线并联型APF的特点,重点研究了基于瞬时无功功率理论的ip-iq检测法与基于自适应干扰对消原理的自适应闭环检测法。三角波比较控制和滞环跟踪控制是目前实现APF电流跟踪控制的常用方式。鉴于二者各自的缺点,本文提出了基于逆系统的APF变结构控制方法。实际系统是一个多输入多输出、耦合的非线性系统,利用逆系统方法将原系统线性化解耦,构造出伪线性系统。变结构控制具有良好的鲁棒性和快速跟踪的动态品质,利用其趋近律设计方法设计了伪线性系统的控制律。最后,采用Matlab/simulink软件平台进行建模仿真实验,针对电网不对称、电源电压波形畸变和负载突变三种情况,分八种工况分别基于ip-iq检测/变结构控制的APF系统与基于自适应闭环检测/变结构控制的APF系统进行仿真研究。研究结果表明：基于自适应闭环检测/变结构控制的APF系统实际检测出的补偿电流可快速准确地跟踪指令电流信号,进行谐波补偿,且直流侧电压也可快速达到稳定值,补偿性能良好,系统的研究设计可行有效。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-13
  1.1 选题目的及意义  8-10
    1.1.1 电力系统谐波  8-9
    1.1.2 谐波的治理策略  9-10
  1.2 有源滤波器的研究现状及发展趋势  10-12
    1.2.1 有源滤波器的国内外研究现状  10-11
    1.2.2 有源滤波器的发展趋势  11-12
  1.3 论文内容概述  12-13
第二章 有源滤波器的系统构成与主电路设计  13-21
  2.1 有源滤波器的拓扑结构  13-15
  2.2 有源滤波器的工作原理  15-17
  2.3 主电路结构及其相关参数设计  17-21
    2.3.1 主电路工作原理  17-18
    2.3.2 开关器件的选择  18-19
    2.3.3 主电路容量  19
    2.3.4 开关频率与死区时间  19
    2.3.5 直流侧储能电容稳定电压  19-20
    2.3.6 储能电容C  20
    2.3.7 交流侧电感L  20-21
第三章 有源滤波器的谐波电流检测技术  21-30
  3.1 常用的谐波电流检测技术  21-22
  3.2 基于瞬时无功功率理论的i_p-i_q谐波电流检测法  22-25
  3.3 基于自适应干扰对消原理的自适应闭环谐波检测法  25-30
第四章 基于逆系统的APF变结构补偿控制技术  30-43
  4.1 常用的APF电流跟踪控制策略  30-31
    4.1.1 三角波调制控制法  30
    4.1.2 滞环比较控制法  30-31
  4.2 逆系统方法  31-33
    4.2.1 逆系统理论  31-32
    4.2.2 逆系统方法的基本原理  32-33
  4.3 变结构控制  33-37
    4.3.1 滑模变结构控制理论  33-35
    4.3.2 滑模变结构控制系统的抖动问题  35
    4.3.3 削弱抖振的方法研究  35-37
  4.4 基于逆系统的并联型APF补偿控制策略研究  37-43
    4.4.1 推导系统数学模型  38-39
    4.4.2 逆系统方法构造伪线性系统  39
    4.4.3 变结构控制器设计  39-43
第五章 三相并联型有源滤波器的仿真研究  43-63
  5.1 系统仿真模型的构建  43-44
  5.2 工况分析  44-47
  5.3 基于ip-iq谐波电流检测与变结构控制法的APF系统仿真分析  47-53
  5.4 基于自适应闭环检测与变结构控制法的APF系统仿真分析  53-61
  5.5 仿真研究结论  61-63
第六章 总结与展望  63-65
  6.1 论文总结  63-64
  6.2 下一步工作展望  64-65
参考文献  65-70
致谢  70-71
攻读硕士学位期间参加科研项目和发表论文情况  71

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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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