并联型有源滤波器谐波电流补偿控制研究

论文摘要

电力电子设备的大量使用使得谐波问题日益严重,谐波成为影响电能质量的主要因素;另一方面,现代用电设备对电能质量更加敏感,对供电质量提出了更高的要求。有源电力滤波器作为治理谐波最有效的手段,其研究和应用越来越受到人们的重视。本文侧重对并联型有源电力滤波器谐波电流补偿控制进行了研究,致力于降低有源滤波器开关损耗及提高它的补偿效果。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简介,随后基于开关函数概念建立了三相PWM电压源变换器在ABC坐标系下的数学模型,接着变换到dq坐标系对数学模型进行简化。介绍了几种常见的APF谐波检测技术,阐述了三相电路瞬时无功功率理论,详细说明了基于p-q算法和ip-iq算法的谐波检测方法,针对系统电压不畸变的情况,对p-q算法谐波检测方法进行了实验仿真。对常见的补偿电流控制技术进行了分析比较,重点介绍了滞环控制及三角波控制的原理。本文在对国内外已有的滞环电流控制方法进行深入研究的基础上,提出基于最优电压矢量的有源滤波器电流控制新方法。该方法的特点是用一组滞环相间电流比较器和一组阶梯式相间电流比较器相结合,快速判断有源滤波器参考电压矢量所在区域及对有源滤波器实行滞环电流控制。用电磁暂态程序进行的计算机仿真结果表明本方法能快速、正确地确定最优电压矢量,从而可有效地降低开关频率和提高有源滤波器的效率。根据三相电流的大小进行总体滞环宽度的调节,可以达到降低开关损耗的目的,本文在传统滞环电流控制的基础上提出总体调节与分相调节相结合的方法,在考虑三相总体电流大小的同时兼顾每一相电流的大小,从而找到最优的滞环宽度,实现了降低损耗的目的。仿真结果表明了该方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 谐波的危害与治理
• 1.1.1 谐波的危害
• 1.1.2 谐波的治理
• 1.2 电力电子技术的发展与应用
• 1.2.1 电力电子技术
• 1.2.2 电力电子技术的发展
• 1.2.3 电力电子技术的应用
• 1.3 电力有源滤波器关键技术
• 1.4 本文主要研究的内容
• 第二章 有源电力滤波器的基本原理及其数学模型
• 2.1 有源电力滤波器的基本原理
• 2.2 有源电力滤波器的分类
• 2.3 并联型有源电力滤波器的数学模型
• 2.3.1 空间矢量与坐标变换
• 2.3.2 αβ坐标系下数学模型
• 2.3.3 状态空间平均模型
• 2.4 本章小结
• 第三章 有源电力滤波器谐波电流检测技术
• 3.1 常见的APF 谐波检测技术
• 3.2 三相电路瞬时无功功率理论
• 3.3 基于p-q 算法和ip-iq 算法的谐波检测方法
• 3.3.1 基于p-q 算法的谐波检测方法
• 3.3.2 基于ip-iq 算法的谐波检测方法
• 3.3.3 基于p -q 法的谐波检测仿真
• 3.4 本章小结
• 第四章 谐波电流补偿控制策略
• 4.1 有源电力滤波器控制系统基本原理
• 4.2 常见的补偿电流控制技术
• 4.3 基于最优电压矢量的滞环电流控制方法
• 4.3.1 逆变器开关频率分析及最优电压矢量
• 4.3.2 参考电压矢量所在区域划分
• 4.3.3 电流误差?i 所在区域判断
• 4.3.4 u*所在区域的判别方法
• 4.3.5 计算机仿真结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 总体调节与分相调节结合的滞环电流控制方法
• 5.1 一种改进的滞环电流控制方法
• 5.1.1 有源滤波器开关损耗分析
• 5.1.2 滞环宽度调整下的误差电流和开关损耗分析
• 5.1.3 总体与分相调节相结合的滞环电流控制方法
• 5.1.4 仿真实验
• 5.2 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢