三相電力有源濾波器控制方法研究

1.62萬字
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摘要 諧波存在于電網(wǎng)中不但會(huì)降低各類供電設(shè)備的效率，而且大量的諧波甚至?xí)搽娋W(wǎng)的安全造成風(fēng)險(xiǎn)。有源電力濾波器（Active Power Filter, APF）的出現(xiàn)為電網(wǎng)中諧波治理問題提供了一種有效的手段。它是一種可以用來動(dòng)態(tài)地治理諧波的新型電力電子裝置，并且可以對不同幅值和頻率的諧波同時(shí)進(jìn)行快速跟蹤補(bǔ)償。
本文選擇三相四線制并聯(lián)有源電力濾波器為探究對象，首先介紹了有源電力濾波器的基本工作原理及其主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對幾種常用主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了對比分析，并指出四橋臂拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。其次對諧波電流的檢測方法與電流跟蹤控制策略進(jìn)行了研究，提出了三相四線制系統(tǒng)中諧波電流檢測方法——零線電流分離法；然后對三相四線制并聯(lián)有源電力濾波器的電流跟蹤控制方法做了細(xì)致的研究，具體介紹了滯環(huán)電流控制、三角波調(diào)制控制、電流預(yù)測控制的原理和特點(diǎn)，通過綜合比較選擇了電流預(yù)測控制方法，對其建立了數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)之上，使用MATLAB軟件搭建了其仿真電路，通過仿真實(shí)驗(yàn)證明了這種控制方法的正確性與可行性。
關(guān)鍵詞:諧波 三相四線制 有源電力濾波器 電流預(yù)測控制


Research on Control Strategy for a Three-Phase Active Power Filter
Abstract The presence of harmonics in the grid not only reduces the efficiency of power supply equipment, and a large number of harmonics also endanger the safety of the public grid. The appearance of Active Power Filter (APF) provides an effective means of harmonic suppression, which is a new type power electronic devices that can be used to dynamically suppress harmonics, which can simultaneously track and compensate harmonics with different sizes and frequencies.
In this paper, three-phase four-wire shunt active power filter is chosen for the study.
Firstly, I Introduced the basic working principle and the main circuit topology of APF, gave comparative analysis of several commonly used topology for the main circuit and pointed out the advantages of four-leg topology. Secondly, Harmonic current detection methods and current tracking control strategy has been studied, and a three-phase four-wire system harmonic current detection method that neutral current separation has been proposed; then focus on the three-phase four-wire shunt active power filter control methods and gave depth discussion. Specifically introduced Principles and characteristics of hysteresis current control method, triangular wave modulation control method and current predictive control method. Through comprehensive comparison, I selected current predictive control method as current tracking control method, and established mathematical model. On this basis, I use MATLAB software to build its circuit simulation, and the simulation results proved the correctness and feasibility of this method of control.
Key words: harmonics, three-phase four-wire system, APF, predictive control

目 錄
第一章 緒 論 1
1.1電力系統(tǒng)諧波問題和有源濾波技術(shù) 1
1.1.1諧波的產(chǎn)生 1
1.1.2諧波與無功的危害 2
1.2諧波的治理方法 2
1.2.1 無源電力濾波技術(shù) 3
1.2.2 有源電力濾波技術(shù) 4
1.3 有源電力濾波器 4
1.3.1有源電力濾波器的發(fā)展歷史 4
1.3.2 有源電力濾波器的分類 5
1.3.3有源電力濾波器控制方法國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 7
1.3.3.1 目前常用的諧波電流檢測方法 7
1.3.3.2 目前常用的電流跟蹤控制方法 8
1.4本文的主要工作及其意義 10
1.4.1 三相四線制電力有源濾波器的研究意義 10
1.4.2 本文主要工作 11
第二章 三相四線制并聯(lián)型有源電力濾波器主電路設(shè)計(jì) 12
2.1有源電力濾波器的基本工作原理 12
2.2三相四線制并聯(lián)型有源電力濾波器的主電路設(shè)計(jì) 13
2.2.1三相四線制并聯(lián)型有源電力濾波器框圖 13
2.2.2三相四線并聯(lián)型有源電力濾波器的主電路拓?fù)溥x擇 14
2.2.3 采用四相變流器的主電路數(shù)學(xué)模型 15
2.3 本章小結(jié) 18
第三章 三相四線制有源電力濾波器控制方法 19
3.1三相四線制系統(tǒng)諧波檢測 19
3.1.1三相四線制系統(tǒng)中無功功率理論的使用 19
3.1.2 三相四線制系統(tǒng)中諧波檢測方法——零線電流分離法 21
3.2 APF預(yù)測電流控制法 23
3.2.1 APF預(yù)測控制基本原理 23
3.2.2 指令電流控制基本原理 24
3.3 本章小結(jié) 25
第四章 仿真驗(yàn)證 26
4.1有源電力濾波器仿真模型的建立 26
4.2 仿真結(jié)果及分析 29
4.3 本章小結(jié) 32
第五章 總結(jié)與展望 33
5.1總結(jié) 33
5.2 展望 33
致 謝 35
參考文獻(xiàn) 36