三相四线制有源电力滤波器建模与仿真

论文摘要

本文以三相四线制并联有源电力滤波器(APF)为研究对象,对其几种主电路常用拓扑结构的补偿能力进行了量化分析,并指出四桥臂拓扑结构相对于其他结构的优点。对四桥臂拓扑结构APF输出电压进行空间矢量分析,提出可将其分解为对称分量和零序性分量的数学模型对其分别控制的思想,指出了对称分量和零序性分量相互间影响的机理。进而将应用于三相三线制并联APF的定频滞环控制策略应用于APF输出电压的对称分量控制中,并改进了该策略中某些参数的设计方法。在上述结论的基础上提出了设计APF主电路参数的方法,该方法具有一定实用价值。应用PSCAD/EMTDC以及RTDS建立APF仿真模型,仿真结果验证上述理论的正确性和有效性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 引言
• 1.1 前言
• 1.2 三相四线制系统电能质量的特点
• 1.2.1 我国三相四线制交流系统的电压等级
• 1.2.2 三相四线制系统中的谐波污染问题
• 1.2.2.1 民用负荷成为三相四线制系统谐波污染的主要来源
• 1.2.2.2 三相四线制系统谐波污染随负荷运行情况发生变化
• 1.2.2.3 非线性负荷密度增大
• 1.2.3 三相四线制系统中的三相负荷不平衡的问题
• 1.2.4 三相四线制系统电能质量问题对供电系统造成的影响
• 1.3 三相四线制系统电能质量问题的主要治理方法
• 1.4 并联型 APF 研究现状
• 1.4.1 有源电力滤波器的分类
• 1.4.2 主电路结构
• 1.4.3 谐波电流检测的主要方法
• 1.4.3.1 模拟滤波器谐波检测法
• 1.4.3.2 基于频域分析方法
• 1.4.3.3 基于坐标变换的检测法
• 1.4.4 并联APF 常用电流控制技术
• 1.4.4.1 滞环比较方式
• 1.4.4.2 三角波比较方式
• 1.4.4.3 空间矢量调制方式
• 1.5 本文所做的主要工作
• 第二章 三相四线制 APF 逆变器拓扑结构分析
• 2.1 三单相全桥拓扑结构分析
• 2.1.1 三单相全桥拓扑结构逆变器N 桥臂的电流输出能力
• 2.1.2 三单相全桥拓扑结构对基波不平衡电流补偿情况分析
• 2.2 四桥臂拓扑结构分析
• 2.2.1 四桥臂拓扑结构逆变器N 桥臂的电流输出能力
• 2.2.2 四桥臂拓扑结构APF 对基波不平衡电流进行补偿情况分析
• 2.3 三桥臂电容中分式拓扑结构分析
• 2.3.1 三桥臂拓电容中分式扑结构逆变器中线电流输出能力
• 2.3.2 三桥臂电容中分式拓扑结构APF 对基波不平衡电流进行补偿情况分析
• 2.4 三种拓扑结构的对比分析
• 2.5 混合型 APF 拓扑结构分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 四桥臂拓扑结构 APF 的电压矢量分析
• 3.1 三相电压型 APF 电压矢量分析
• 3.2 四桥臂拓扑结构 APF 电压矢量分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于优化电压矢量的定频滞环电流控制方法
• 4.1 单相定频滞环电流控制原理
• 4.2 基于优化电压矢量的定频滞环控制方法
• 4.2.1 APF 补偿电流中对称分量的控制方法
• 4.2.1.1 基于优化电压矢量的定频滞环电流控制
• 4.2.1.2 参考电压矢量所在区域的确定
• 4.2.1.3 开关相位调节
• 4.2.1.4 外滞环比较单元滞环宽度设定原则
• 4.2.2 APF 补偿电流中零序性分量的控制方法
• 4.3 本章小结
• 第五章 四桥臂拓扑结构 APF 主电路参数设计
• 5.1 APF 总容量的选择
• 5.2 直流电压的设计
• 5.3 连接电感值的设计
• 5.4 控制器外滞环宽度的计算
• 5.5 直流电容值的设计
• 5.6 本章小结
• 第6章 四桥臂拓扑结构 APF 仿真计算
• 6.1 主电路仿真模型
• 6.2 四桥臂拓扑结构 APF 电压矢量分析的仿真验证
• 6.3 四桥臂拓扑结构 APF 补偿效果仿真分析
• 6.3.1 APF 补偿三相对称负载的仿真分析
• 6.3.2 APF 同时补偿三相对称负载和单相负载时的仿真分析
• 6.3.3 主电路参数对APF 性能的影响
• 6.3.3.1 APF 连接电感对APF 补偿性能的影响
• 6.3.3.2 APF 控制器外滞环宽度对APF 补偿性能的影响
• 6.3.3.3 APF 直流电容值对APF 性能的影响
• 6.3.4 负荷突变时APF 暂态过程分析
• 6.4 基于 RTDS 的 APF 仿真分析
• 6.5 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 1 RTDS 仿真模型
• 2 自定义模块计算程序
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况