并聯(lián)型有源電力濾波器的MATLAB仿真研究


本文共計(jì)34頁，20854字；

摘 要

近年來，大量非線性負(fù)荷投入電力系統(tǒng)運(yùn)行引起的電能質(zhì)量問題備受關(guān)注。改善電能質(zhì)量問題對(duì)于電網(wǎng)和電氣設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，保障產(chǎn)品質(zhì)量以及人民的正常生活均有重要意義。有源電力濾波器（APF）被認(rèn)為是抑制諧波最有效的設(shè)備之一，被廣泛的研究和應(yīng)用。
本文以并聯(lián)有源電力濾波器為研究對(duì)象，對(duì)其拓?fù)錂C(jī)構(gòu)、補(bǔ)償分量的檢測算法、控制策略和實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)等問題做了較系統(tǒng)而深入的研究。
文中對(duì)四種常用的補(bǔ)償分量檢測算法進(jìn)行了深入研究和比較，指出它們?cè)诶硐腚娫措妷呵闆r下是一致的，并利用遞推算法提高檢測的實(shí)時(shí)性。其中，基于派克變換原理的檢測方法還可用于不對(duì)稱、非正玄電源電壓情況下補(bǔ)償電流指令的準(zhǔn)確計(jì)算，仿真結(jié)果證明該檢測算法的準(zhǔn)確性。
本文的重點(diǎn)是研究并聯(lián)有源電力濾波器的控制策略。簡要討論了SPWM控制和滯環(huán)控制的特點(diǎn)。在分析電壓空間矢量調(diào)制基本原理的基礎(chǔ)上，對(duì)空間矢量控制的實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了討論，對(duì)矢量作用時(shí)間的計(jì)算方法進(jìn)行了簡化。與常規(guī)SPWM相比，該方法提高了控制精度，減少了開關(guān)損耗，直流電壓利用率高。針對(duì)被控量是以20ms為周期的電流，文中提出應(yīng)用于有源電力濾波器的遞推積分PI控制算法，該控制方法具有計(jì)算量小、容易工程實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。
本文提出了一種有源濾波器的電壓空間矢量雙滯環(huán)電流控制新方法。該方法直接在復(fù)平面上實(shí)施控制，內(nèi)環(huán)選擇的開關(guān)狀態(tài)減少高次諧波分量，外環(huán)選擇的開關(guān)狀態(tài)電流響應(yīng)速度快，有效限制誤差電流，改善濾波器性能；利用逆變器輸出電壓及引起的誤差變化來判斷有源濾波器參考電壓矢量所在的區(qū)域，簡單可靠。電壓空間矢量的引入可以提高直流電壓的利用率，降低開關(guān)頻率。MATLAB仿真證明了該方式具有動(dòng)態(tài)性能好、控制簡單、便于實(shí)時(shí)控制等優(yōu)點(diǎn)。
文中還介紹一臺(tái)50KVA三相三線制并聯(lián)型有源電力濾波器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的主電路和控制器，用大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明了本文提出的有源濾波器數(shù)學(xué)模型、檢測算法及控制策略的有效性和實(shí)用性，為并聯(lián)有源濾波器的控制研究及發(fā)展打下理論基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量， 諧波，并聯(lián)有源電力濾波器， 電壓空間矢量，開關(guān)損耗，遞推積分PI，雙滯環(huán)電流控制，數(shù)字信號(hào)處理器
ABSTRACT
Nowadays，harmonics contamination become more and more severe problems in power distribution system because of the ever-increasing nonlinear loads。Improving the power quality is very important to the safe and economic operation of the power system and the electrical facility ，to guarantee the product is quality and the people is normal living。Active power filter，as one of the most effective solution，has been widely researched and developed in the recent years。

目錄：
第一章 緒論
1.1 電能質(zhì)量
1.2諧波問題及研究現(xiàn)狀
1.3 電力系統(tǒng)諧波抑制
1.4 本文所作工作
第二章 并聯(lián)有源電力濾波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究
2.1并聯(lián)有源電力濾波器的基本工作原理
2.2并聯(lián)有源濾波器的數(shù)學(xué)模型
2.3三相四線制并聯(lián)APF主電路拓?fù)錂C(jī)構(gòu)的研究
2.4改進(jìn)的APF拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
2.5衡量APF補(bǔ)償性能的指標(biāo)
2.6本章小結(jié)
第三章 補(bǔ)償電流檢測算法
3.1基于Fryze時(shí)域分析的有功分離法
3.2基于瞬時(shí)無功功率理論的諧波電流檢測
3.3基于派克變換的補(bǔ)償分量檢測方法
3.4檢測算法仿真結(jié)果
3.5本章小結(jié)
第四章 控制策略的研究
4.1正玹脈寬調(diào)制技術(shù)
4.2滯環(huán)控制
4.3空間矢量雙滯環(huán)電流控制
4.4本章小結(jié)
第五章 并聯(lián)APF的實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)結(jié)果
5.1并聯(lián)APF實(shí)驗(yàn)裝置的主電路
5.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
5.3本章小結(jié)
結(jié)論與展望
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