串联型有源电力滤波器滤波特性的研究

论文摘要

串联型有源电力滤波器是串联在供电电源与非线性负荷之间的电能质量治理设备,对电压型负载产生的谐波有较好的补偿效果,是一种动态抑制电压谐波和提高功率因数的新型电力电子装置。其补偿特性不受电网阻抗影响,且具有响应速度快、可控性高和自适应性强等特点,是有源滤波技术的今后发展的方向。本论文主要研究串联型有源电力滤波器新的谐波电压检测方法、控制方法和参数设计方法。为研究高滤波性能的有源电力滤波器奠定了理论基础。谐波检测的精度、速度和准确与否是有源电力滤波器的补偿基础,本文对过去常用的检测方法进行简单介绍,并详细分析基于瞬时无功功率理论的谐波电压检测方法;提出了同时检测电源电流和负载电压的谐波电压检测方式,该方法具有准确性高、稳定性强等特点。串联型有源电力滤波器控制方法的优劣直接影响到滤波器的性能,本文分析前馈控制方法和闭环控制的方法的不足,在此基础上加以改进,提出了双闭环反馈的控制方法。该方法可以很好的抑制谐波,消除抖动,且负载适应性良好,系统稳定性高,滤波效果明显优于传统滞环控制方法。本文对串联型有源电力滤波器组件的安装位置、藕合变压器的参数、逆变器材料的选取和直流侧电压控制方法等进行了讨论,对直流侧电容、输出滤波器中滤波电容和滤波电感等参数进行优化设计。最后,建立了串联型有源电力滤波器模型,利用Matlab仿真软件对直流侧电容电压、有源电力滤波器产生的补偿电压、负载电压和电源电流进行了仿真,仿真结果证明该装置具有良好的滤波效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 谐波问题及其危害
• 1.3 有源电力滤波器原理及研究现状
• 1.3.1 有源电力滤波器原理
• 1.3.2 有源电力滤波技术国内外研究现状
• 1.4 研究内容和论文构成
• 第二章 谐波电压检测技术
• 2.1 引言
• 2.2 谐波电压检测技术概述
• 2.3 瞬时无功功率理论原理
• 2.4 基于瞬时无功功率理论的复合检测方法
• 2.4.1 单独检测电源谐波电流的方法
• 2.4.2 单独检测负载谐波电压的方法
• 2.4.3 复合检测控制方法
• 2.4.4 仿真结果
• 2.5 小结
• 第三章 串联型有源电力滤波器的控制方法
• 3.1 引言
• 3.2 PWM 脉冲信号产生方式
• 3.3 串联型有源电力滤波器分析与数学模型
• 3.4 PWM 逆变器前馈控制方式
• 3.5 PWM 逆变器电压反馈控制方式
• 3.6 PWM 逆变器双闭环反馈控制方式
• 3.6.1 控制系统模型
• 3.6.2 稳定性分析
• 3.6.3 负载适应性分析
• 3.6.4 抗干扰性分析
• 3.6.5 仿真
• 3.7 小结
• 第四章 串联型有源电力滤波器主电路参数的设计
• 4.1 引言
• 4.2 串联型有源电力滤波器整体优化设计
• 4.2.1 输出滤波器的安装位置
• 4.2.2 电压和电流传感器的安装位置
• 4.2.3 串联变压器设计
• 4.3 串联型有源电力滤波器内部优化设计
• 4.3.1 逆变器开关器件选择
• 4.3.2 直流侧电容选取
• 4.3.3 输出滤波器参数选择
• 4.3.4 内外环反馈放大倍数与PI 调节器参数设计
• 4.4 小结
• 第五章 串联型有源电力滤波器建模与仿真
• 5.1 引言
• 5.2 串联型有源电力滤波器模型
• 5.3 控制系统模块
• 5.4 仿真结果
• 5.5 小结
• 结论及进一步研究内容
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的主要成果
• 致谢