论文题目: 电力谐波有源补偿新方法的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 电气工程
作者: 杜雄
导师: 周雒维
关键词: 电力谐波,有源电力滤波器,功率因数校正,双频变换器,单周控制
文献来源: 重庆大学
发表年度: 2005
论文摘要: 输变电安全是关系我国经济持续、稳定发展的关键，也是国家“十一五”规划及中长期科技发展规划的重要研究领域。电力谐波污染对电力系统稳定、安全、经济运行造成巨大威胁，是影响输变电安全的重要因素之一，所以电力谐波抑制的研究已成为世界各国的研究重点。本论文针对电力谐波的抑制提出了双频变换器理论及三相直流侧有源电力滤波技术，并进行了深入研究。研究内容主要包括：双频变换器系列的拓扑结构、控制策略及其在电力谐波治理等领域中的应用；用于谐波治理的三相整流桥直流侧有源电力滤波器拓扑结构和控制方法，以及在电力谐波治理中采用的单周控制方法。 论文首先针对变换器的容量和性能之间的矛盾，从变换器理论的角度，提出了基本双频DC-DC变换器系列拓扑结构。该结构由高频单元和低频单元组合运行，两单元功能相对分离。其中，低频单元主要处理功率；高频单元提高变换器性能，仅处理很小部分的功率，可以在现有功率器件水平下同时提高变换器的容量和性能。 随后，论文采用变换器拓扑结构推演的方法，对基本双频DC-DC变换器进行了拓展，将能量单向流动的双频DC-DC变换器推广到能量可以双向流动的单相桥式、三相桥式结构的双频AC-DC、DC-AC变换器，形成了较完整的双频变换器系列拓扑结构，为双频变换器在大功率场合的应用奠定了基础。 在提出双频变换器的基础上，论文主要对双频变换器在有源电力滤波器(APF)、功率因数校正器(PFC)等领域中的应用进行了深入研究。理论和仿真、实验研究结果表明：双频APF、PFC中的高频单元仅处理很小部分的功率，与工作在高频状态下的单频APF、PFC相比，效率大大提高，而它们的谐波补偿效果相当，可以在现有功率器件水平下提高功率等级、增大容量。同时，论文对双频变换器的建模和参数设计等方面也进行了研究，为双频变换器的实际应用打下了基础。论文还对双频变换器在逆变器、开关功率放大器等中的应用进行了研究。 针对大量使用的三相不可控整流桥，论文提出了三相直流侧有源电力滤波的新概念，研究出了三相并联型直流侧有源电力滤波器的拓扑结构及其相关控制策略。研究表明：针对同样的整流桥负载，与传统的三相交流侧有源电力滤波器相比，三相直流侧APF具有更小的补偿容量、开关应力，以及更好的补偿效果。为了更进一步减少有源开关数量，论文还提出了谐波注入式结构的三相直流侧并联型有源电力滤波器。 最后，论文对在电力谐波治理中采用的单周控制方法所存在的一些问题进行
论文目录:
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 电力谐波及其危害
1.1.1 电力谐波的产生
1.1.2 电力谐波的危害
1.2 谐波标准及其抑制方法
1.2.1 谐波标准
1.2.2 谐波抑制方法
1.3 有源电力滤波器
1.3.1 按照功率等级分类
1.3.2 按照连接方式分类
1.3.3 按照补偿功能分类
1.4 混合型有源电力滤波器
1.4.1 串联型有源电力滤波器与并联型无源滤波器相结合
1.4.2 并联型有源电力滤波器与并联无源滤波器相结合
1.4.3 并联型有源电力滤波器与无源滤波器的串联
1.4.4 并联型有源电力滤波器与并联无源滤波器的一个支路并联
1.4.5 其它连接方式的混合型有源电力滤波器
1.5 提高有源电力滤波器容量的方法
1.5.1 相同容量的有源电力滤波器并联
1.5.2 不同容量的有源电力滤波器并联
1.5.3 多电平结构的有源电力滤波器
1.6 直流侧有源电力滤波器
1.7 有源电力滤波器的控制策略
1.8 论文研究的主要内容
2 基本双频 DC-DC变换器
2.1 双频Buck变换器拓扑结构
2.2 双频Buck变换器(BC-DF)的控制策略与工作原理
2.3 双频Buck变换器(BC-DF)的稳态和动态性能分析
2.4 双频Buck变换器的交流小信号模型
2.4.1 Buck变换器的交流小信号模型
2.4.2 双频Buck变换器的交流小信号模型
2.5 双频Buck变换器的仿真研究
2.6 双频Buck变换器的参数与性能的关系
2.6.1 高频对系统性能的影响及高频参数的设计
2.6.2 低频对系统性能的影响及低频参数的设计
2.7 双频Buck变换器的实验研究
2.8 基本双频DC-DC变换器的拓扑结构推演
2.8.1 开关电感三端网络的旋转实现基本DC-DC变换器
2.8.2 双频开关电感三端网络及其旋转实现基本双频DC-DC变换器
2.9 本章小结
3 单相桥式双频变换器及其应用
3.1 双频单相桥式变换器拓扑结构的推导
3.1.1 双频单相Buck型桥式变换器
3.1.2 双频单相Boost型桥式变换器
3.2 双频单相桥式变换器的工作模式
3.3 双频单相Boost型全桥变换器在有源电力滤波器中的应用
3.3.1 双频单相全桥有源电力滤波器的结构及工作原理
3.3.2 双频单相全桥有源电力滤波器的控制
3.3.3 双频单相全桥APF的仿真分析
3.3.4 双频单相全桥APF的实验研究
3.4 双频单相Boost型半桥变换器在有源电力滤波器中的应用
3.5 双频单相Buck型变换器的应用
3.5.1 双频单相全桥逆变器
3.5.2 双频半桥开关功率放大器
3.6 本章小结
4 三相桥式双频变换器及其应用
4.1 双频三相桥式拓扑结构
4.1.1 双频半桥单元
4.1.2 双频三相Buck型桥式变换器
4.1.3 双频三相Boost型桥式变换器
4.2 双频三相Boost型变换器在三相PFC中的应用
4.2.1 双频三相PFC的拓扑结构和控制策略
4.2.2 双频三相PFC的交流小信号模型
4.2.3 双频三相PFC的仿真研究
4.2.4 双频三相PFC的实验研究
4.3 双频三相Boost型变换器在三相APF中的应用
4.3.1 双频三相APF的拓扑结构和控制策略
4.3.2 仿真研究
4.3.3 双频三相APF的参数设计原则
4.3.4 双频三相APF的实验研究
4.4 双频三相Buck型变换器在三相逆变器中的应用
4.5 本章小结
5 直流侧有源电力滤波器
5.1 单相直流侧有源电力滤波器
5.2 三相直流侧有源电力滤波器
5.2.1 三相直流侧有源电力滤波器拓扑结构
5.2.2 三相直流侧有源电力滤波器的控制策略
5.2.3 三相直流侧有源电力滤波器的仿真研究
5.3 三相直流侧APF与交流侧APF的比较
5.3.1 补偿效果比较
5.3.2 补偿容量比较
5.3.3 开关应力的比较
5.4 谐波电流注入式结构的直流侧有源电力滤波器
5.5 实验研究
5.6 本章小结
6 改进的单周控制方法及其在电力谐波治理中的应用
6.1 单周控制三相PFC中积分时间常数的影响
6.1.1 单周控制三相六开关全桥PFC的控制方程实现
6.1.2 积分时间常数对三相PFC的影响
6.1.3 积分时间常数与稳定性和开关电压应力之间的关系
6.1.4 实验结果
6.2 单周控制三相PFC中的相移及其抑制方案
6.2.1 单周控制三相PFC中的相移分析
6.2.2 单周控制三相PFC中的相移抑制方案
6.3 基于单周控制的无死区效应的死区时间设置方案
6.3.1 无死区效应的死区时间设置方法
6.3.2 无死区效应的死区设置方法的单周控制实现方案
6.4 本章小结
7 全文总结
致谢
参考文献
附录
独创性声明
学位论文版权使用授权书
发布时间: 2006-12-06
参考文献
- [1].交流励磁发电机输出电力谐波抑制[D]. 王文举.浙江大学2001