有源电力滤波器谐波补偿控制方法的研究

论文摘要

电力电子技术的飞速发展,一方面给电能的变换和应用带来了方便,另一方面又给电力系统带来了较严重的电能质量问题,如谐波污染、无功问题、电压波动及不平衡等。有源电力滤波器以其优越的补偿性能,已成为电力电子技术领域的研究热点之一。与传统无源滤波器比较,有源电力滤波器具有动态响应特性好,滤波特性不受系统阻抗影响等优势。而APF所采用的谐波电流补偿方法,直接决定了谐波补偿的跟踪效果,是决定谐波补偿特性的关键。本论文重点研究了谐波补偿方法。本文首先对有源电力滤波器的工作原理、分类及拓扑结构进行了阐述,同时介绍了有源电力滤波器主电路工作原理及主电路的参数设计。在众多有源滤波器的谐波及无功电流检测算法中,基于三相瞬时无功功率理论的应用最为广泛。本文具体说明了基于p-q算法和ip-iq算法的谐波检测方法,并对p-q及ip-iq谐波检测方法进行了实验仿真。本文介绍了几种常见的谐波补偿方法,包括瞬时值比较控制方法和三角波比较控制方法等。有源电力滤波器的谐波补偿控制方法是有源电力滤波器的核心部分,因为它直接决定了有源电力滤波器补偿性能的好坏。根据瞬时值比较控制具有功率器件开关频率较高,损耗较大；而三角波比较控制方法具有硬件较为复杂、且含有与三角波载波相同频率的谐波等不足,在有源电力滤波器谐波补偿控制方法上,采用SVPWM控制方式。具体阐述了SVPWM控制方式的基本原理、控制算法及SVPWM控制方式在有源电力滤波器的实现方式。最后通过MATLAB7.0搭建三相三线制有源电力滤波器仿真模型,对有源电力滤波器的瞬时值比较控制、三角波比较控制及空间矢量控制方法建立仿真电路,并针对仿真的结果做出了比较和分析。证明了空间矢量控制方法在开关频率低于滞环比较控制、三角波比较控制的情况下,还可以有效保证谐波补偿效果的实时性和精确性,证明了该补偿方法的的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 谐波问题概述
• 1.1.1 谐波的危害
• 1.1.2 谐波的治理措施
• 1.2 有源电力滤波器的发展及谐波补偿研究概况
• 1.2.1 有源电力滤波器的发展
• 1.2.2 有源电力滤波器谐波补偿研究概况
• 1.3 本文所做工作
• 第2章 有源电力滤波器的基本原理
• 2.1 并联型有源电力滤波器的工作原理
• 2.2 有源电力滤波器的分类
• 2.2.1 根据直流侧储能元件分类
• 2.2.2 按接入电网方式分类
• 2.3 有源电力滤波器的主电路
• 2.3.1 有源电力滤波器的主电路工作原理
• 2.3.2 有源电力滤波器主电路容量的确定
• 2.3.3 有源电力滤波器主电路参数的设计
• 2.4 本章小结
• 第3章 有源电力滤波器的谐波检测
• 3.1 常见的有源电力滤波器谐波检测方法
• 3.2 瞬时无功功率的理论基础
• 3.2.1 瞬时无功功率理论（p-q理论）
• p-i_q算法'>3.2.2 i_p-i_q算法
• 3.3 基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法
• 3.3.1 p-q运算方式的谐波检测
• p-i_q算法的谐波检测'>3.3.2 i_p-i_q算法的谐波检测
• 3.4 有源电力滤波器的谐波检测仿真
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于SVPWM有源电力滤波器控制策略
• 4.1 有源电力滤波器控制系统基本原理
• 4.2 有源电力滤波器SVPWM控制的实现
• 4.3 SVPWM的基本原理
• 4.4 SVPWM的基本算法
• 4.4.1 参考电压矢量的扇区判断
• 4.4.2 计算相邻两电压空间矢量的作用时间
• 4.4.3 计算A、B、C三相相应的开关时间
• 4.5 本章小结
• 第5章 有源电力滤波器的仿真研究
• 5.1 有源电力滤波器系统模型建立
• 5.2 有源电力滤波器补偿控制方法的仿真及结果分析
• 5.2.1 瞬时值比较控制方法模型及仿真分析
• 5.2.2 三角波比较法模型及仿真分析
• 5.2.3 空间矢量控制法模型及仿真分析
• 5.2.4 三种控制方法的比较
• 5.3 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢