论文题目: 新型大功率串联谐振注入式混合有源滤波器的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 控制理论与控制工程
作者: 唐欣
导师: 罗安
关键词: 输出滤波器遗传优化,缓冲,电路模糊优化,递推积分算法,改进型单神经元参数自调整
文献来源: 中南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本论文以变电站的谐波治理为研究目标,以本文提出的新型串联谐振注入式混合有源滤波器SRITHAF(series resonant injection type hybrid active filter)的理论和工程应用为主线,研究的主要内容包括SRITHAF的拓扑结构和原理、输出滤波器的性能分析及参数优化、缓冲电路的性能分析及参数优化、电流跟踪控制方法和工程实现等几个方面。 针对变电站不仅需要治理谐波,同时需要提供一定容量的无功功率的要求,通过对现有有源滤波器的分析,本论文提出了一种新型串联谐振注入式混合有源滤波器SRITHAF。其原理是,SRITHAF的有源部分等效于在电网支路中串联了一个谐波阻抗,该谐波阻抗对基波电流不起作用,而对谐波电流产生很大阻碍作用,迫使谐波电流流入无源滤波器,从而达到滤除谐波的目的。SRITHAF不仅能够有效地滤除无源滤波器组谐振频率的谐波电流,而且还可以对非无源滤波器组谐振频率的谐波电流有一定的滤除能力。同时SRITHAF还充分利用了无源滤波器的无功补偿功能,在不增加有源部分容量的前提下,可以提供一定容量的无功功率。由于SRITHAF有源部分承受的电网基波电压不大,也没有基波电流流入,因此逆变器容量小,初期投资较小。此外,在电网阻抗变化和无源滤波器失谐的情况下SRITHAF仍具有良好的补偿特性以及抑制系统串、并联谐振的能力。 现有的输出滤波器设计大多依赖工程经验选取,易导致逆变器的工作效率不高,进而影响系统补偿能力的缺点。本文针对现有设计方法的缺点,提出了一种输出滤波器参数遗传优化设计的方法。该方法分析了输出滤波器对大功率有源滤波系统滤波性能的影响,并在此基础上综合考虑了输出滤波器的输出性能、滤波性能和功耗散热等要求,建立了优化设计的数学模型,然后利用遗传算法进行寻优获得优化参数。优化后的输出滤波器不仅能有效地滤除开关谐波,而且对逆变器输出的补偿谐波衰减很小,提高了逆变器的工作效率,进而增强了有源滤波器的补偿能力,同时输出滤波器的功耗较小。 在分析缓冲电路工作过程的基础上,得到功率开关器件关断尖峰的理论计算公式,提出了基于模糊优化算法的缓冲电路多目标优化设计方法。该方法较全面地考虑了关断尖峰电压、成本和市场上可供选择的元器件型号等问题,以关断尖峰电压最小和成本最低为目标,利用模糊优
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1．1 谐波治理的意义
1．2 谐波治理的措施
1．2．1 主动治理方式
1．2．2 被动治理方式
1．3 有源滤波器的发展现状
1．4 本文的课题背景和主要内容
第二章 大功率串联谐振注入式混合有源滤波器拓扑结构的研究
2．1 新型混合有源滤波器提出的背景
2．2 新型串联谐振注入式混合有源滤波器的结构与原理
2．2．1 滤波的基础理论
2．2．2 新型混合有源滤波器的结构和原理
2．3 SRITHAF的补偿特性分析
2．3．1 电网阻抗对补偿特性的影响
2．3．2 无源滤波器失谐对补偿特性的影响
2．4 小结
第三章 输出滤波器和缓冲电路的性能分析与参数优化方法
3．1 SRITHAF主电路功能和设计概述
3．2 输出滤波器的性能分析及参数优化
3．2．1 OF对APF性能的影响分析
3．2．2 参数优化的数学模型
3．2．3 遗传算法寻优
3．2．4 SRITHAF系统的OF参数优化
3．3 缓冲电路的性能分析及参数优化
3．3．1 缓冲电路的工作原理
3．3．2 优化问题的描述
3．3．3 多目标模糊优化算法
3．3．4 实验研究
3．4 小结
第四章 基于改进型单神经元参数自调整的递推积分PI控制方法
4．1 有源滤波器控制的研究现状
4．2 SRITHAF的建模
4．3 递推积分PI控制算法及性能分析
4．3．1 递推积分PI算法
4．3．2 递推积分PI的跟随无差特性分析
4．4 参数自调整方法
4．4．1 以误差平方为性能指标的加权系数自学习算法
4．4．2 模糊推理在线整定K_n(k)值算法
4．5 系统稳定性分析及控制参数整定范围
4．5．1 模型降阶
4．5．2 控制器参数的取值范围
4．6 仿真实验
4．7 小结
第五章 大功率串联谐振注入式混合有源滤波系统的研制
5．1 SRITHAF滤波系统的概述
5．2 SRITHAF滤波器的主电路设计
5．2．1 无源滤波器组的设计
5．2．2 耦合变压器和逆变器的设计
5．3 检测和控制电路
5．3．1 检测算法及实现
5．3．2 控制算法的实现
5．3．3 PWM调制方法及实现
5．3．4 PWM脉冲信号产生的方法及实现
5．4 谐波分析子系统
5．5 实验结果
5．6 小结
第六章 总结与展望
6．1 全文总结
6．2 进一步的研究工作
参考文献
致谢
攻读博士期间主要的研究成果
发布时间: 2006-03-28
参考文献
- [1].新型谐振阻抗型混合有源滤波器PITHAF研究[D]. 涂春鸣.中南大学2003
- [2].新型注入式混合有源滤波器的理论及其应用研究[D]. 汤赐.湖南大学2008
- [3].电力系统谐波检测及有源抑制技术的研究[D]. 何娜.哈尔滨工业大学2008
标签：输出滤波器遗传优化论文; 缓冲论文; 电路模糊优化论文; 递推积分算法论文; 改进型单神经元参数自调整论文;