一种混合型有源电力滤波器的仿真研究

论文摘要

随着电力电子技术的发展和工业自动化水平的提高,电力系统中整流器、变频调速装置、电弧炉等非线性负载越来越多,由此给电网带来的谐波公害越来越严重,对电力系统安全、稳定、经济运行带来了极大的威胁。本文针对10kV电网的谐波污染情况,研究一种混合型有源电力滤波器进行谐波污染治理,这种混合型装置由无源滤波器和常规有源滤波器共同组成,其中绝大部分谐波由无源滤波器进行补偿,而有源滤波器则起到遗失补缺的作用,并改善无源滤波器的性能,防止其与电网发生并联谐振。本文在分析混合型有源滤波器基本原理的基础上,阐述了混合型有源电力滤波器相对于常规有源滤波器的技术优势;在深入分析瞬时无功功率理论的基础上,采用基于瞬时无功功率理论的i p? iq算法作为本文的谐波电流检测算法;对比分析了三角波比较控制法、滞环比较控制法和定时比较控制法的优缺点,决定采用三角波比较法来进行谐波补偿电流跟踪控制。并应用MATLAB7.0仿真工具箱Simulink对检测和控制方法进行了仿真研究,证明了基于瞬时无功功率理论的i p? iq谐波电流检测算法和三角波比较控制策略的实时性、可行性。最后运用MATLAB7.0/Simulink对混合型有源电力滤波器进行整体仿真研究,仿真和计算结果证明了该混合型有源滤波器可以基本消除电网电流谐波,谐波抑制效果相对明显、有效,能够满足10kV电网的谐波治理需要。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.1.1 谐波的产生
• 1.1.2 谐波的危害
• 1.1.3 限制电网谐波的国家标准
• 1.2 谐波治理的措施
• 1.2.1 无源滤波器
• 1.2.2 有源滤波器
• 1.3 有源滤波器的研究现状及发展趋势
• 1.3.1 有源滤波器的研究现状
• 1.3.2 有源滤波器的发展趋势
• 1.4 本文的主要研究内容
• 2 混合型有源滤波器的拓扑结构和补偿原理研究
• 2.1 有源滤波器的分类
• 2.2 混合型有源滤波器的分类及结构原理
• 2.3 本文研究的混合型有源滤波器的拓扑结构及补偿原理
• 2.3.1 混合型有源滤波器的补偿原理
• 2.3.2 补偿特性
• 2.4 混合型有源滤波器HAPF与常规有源滤波器相比较的技术优势
• 2.4.1 逆变器容量的比较
• 2.4.2 逆变器直流侧电容电压比较
• 2.5 本章小结
• 3 混合型有源滤波器的谐波电流检测技术研究
• 3.1 指令信号检测方法的发展现状
• 3.2 瞬时无功功率理论
• 3.3 基于瞬时无功功率理论的检测方法
• 3.4 延迟时间分析
• 3.5 低通滤波器的选择
• 3.6 仿真分析
• 3.7 本章小结
• 4 混合型有源滤波器的控制方法研究
• 4.1 三角波比较方式
• 4.2 滞环比较控制法
• 4.3 定时比较控制方式
• 4.4 直流侧电压稳定的控制方法
• 4.5 仿真分析
• 4.6 本章小结
• 5 混合型有源滤波器系统装置的研究
• 5.1 主电路的设计
• 5.1.1 无源滤波器的设计
• 5.1.2 有源部分的设计
• 5.2 控制系统的设计
• 5.3 系统的软件设计
• 5.3.1 主程序设计
• 5.3.2 中断服务程序的设计
• 5.4 本章小结
• 6 混合型有源滤波器的仿真研究
• 6.1 仿真软件介绍
• 6.2 混合型有源滤波的仿真模型
• 6.2.1 主要仿真模型介绍
• 6.2.2 仿真参数设置
• 6.3 谐波补偿效果分析
• 6.3.1 未进行谐波补偿时的电网电流
• 6.3.2 单独投入无源滤波器后的电网电流
• 6.3.3 投入混合型有源滤波器后的电网电流
• 6.4 本章小结
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献