企业大功率混合型有源电力滤波器的研究与设计

论文摘要

近年来,随着电力电子技术的发展,大量非线性负载和装置的广泛应用,造成电力系统中电网谐波污染越来越严重,而用户对电能质量的要求却越来越高。因此,谐波治理已经成为电力领域主要研究和急需解决的问题。本论文以冶炼厂整流供电系统的谐波治理与无功补偿为研究目标,提出了一种大功率注入型混合有源滤波器HHAPF。并从以下方面进行了深入的研究与分析。论文首先详细介绍了有源电力滤波器的基本原理、研究现状及其发展趋势,对混合型有源电力滤波器的各种结构进行了比较分析,并根据本文治理对象的特点选取HHAPF作为本文研究对象,对其结构、原理及数学模型进行了详细的分析。在此基础上,为使大功率混合型有源滤波器更好的发挥作用,避免与电网阻抗发生谐振,对其主要组成部分进行了详细的分析与参数设计。对比分析研究了基于瞬时无功功率理论的p-q运算检测方法及其改进的ip-iq运算检测方法与基于离散傅里叶变换的滑窗迭代电流检测方法。根据所选结构的特点选取后者作为本文谐波电流的检测方法,该算法引入滑窗迭代的思想,大大提高了DFT的实际运算速度,增强了实时性和精确度。仿真结果表明该方法能有效克服现有谐波电流检测算法在检测速度与精度之间的矛盾,实现检测精度与动态响应速度的一致性。最后根据注入型电路的特点进行分频控制,提出基于广义积分的模糊PI分频控制方法,并采用PI控制器来控制直流侧电压使其保持稳定。通过仿真分析研究,验证了该方法既具有动态响应速度快又具有无稳态误差的特点,且实现了无差控制。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景概述
• 1.2 谐波的危害和治理意义
• 1.3 谐波治理的措施
• 1.4 有源电力滤波器的研究现状和发展趋势
• 1.5 本文的主要研究内容
• 第二章 大功率混合型有源滤波器的结构原理及数学模型
• 2.1 有源滤波器的基本原理
• 2.2 混合型有源滤波器HAPF的拓扑结构分析
• 2.3 大功率注入型混合有源电力滤波器HHAPF的结构及原理
• 2.3.1 拓扑结构分析
• 2.3.2 滤波原理分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 大功率混合型有源滤波器的参数设计与分析
• 3.1 无源滤波器的设计
• 3.1.1 单调谐无源滤波器的工作原理及设计
• 3.1.2 注入滤波支路的设计
• 3.2 HHAPF有源部分的设计
• 3.2.1 输出滤波器的设计
• 3.2.2 耦合变压器的设计
• 3.2.3 直流侧电容的设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 大功率混合型有源滤波器的谐波电流检测
• 4.1 谐波电流检测方法的研究现状
• 4.2 基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测方法
• 4.2.1 三相瞬时无功功率的基本理论
• 4.2.2 基于瞬时无功功率的p-q电流检测算法
• 4.2.3 改进的检测算法
• 4.3 基于离散傅里叶变换的滑窗迭代的电流检测算法
• 4.3.1 傅里叶级数与傅里叶变换
• 4.3.2 离散傅里叶变换
• 4.3.3 滑窗迭代DFT谐波电流检测原理
• 4.4 算法仿真与分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 HHAPF控制策略的研究与仿真分析
• 5.1 APF控制的研究现状
• 5.1.1 有源电力滤波器的控制方式
• 5.1.2 APF的补偿电流跟踪控制方法简介
• 5.2 HHAPF的控制算法的研究
• 5.2.1 HHAPF进行分频控制的必要性分析
• 5.2.2 基于广义积分的模糊PI分频控制方法
• 5.3 直流侧电压的控制
• 5.4 仿真与分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果