有源电力滤波器谐波电流检测和控制新方法的研究

摘要

该文深入分析了90年代初发展起来龙去脉一种适合开关变换器的大信号非线性控制理论--单周控制(One Cycle Control)理论,以及在此理论基础上发展起来的常频积分复位控制技术和它的最新应用,首次成功地将单周控制理论应用于APF的检测和控制中,提出并实现了一种通用常频积分复位控制有源电力滤波器,从而简化了APF的工作原理和结构.文中导出APF功率开关占空比必须满足的控制目标方程、求出APF主电路的稳态模型、建立了通用常频积分复位控制APF的数学模型,用简单的模拟电路实现APF的通用常频积分复位控制电路和通用常频积分复位控制APF系统.最后设计、安装、调试完成一台500W常频积分复位器控制的APF实验样机.对在三种不同非线性负载情况下的动态和静态补偿性能进行了实验研究和补偿性能的实际测试.实验结果证实了理论分析的正确性.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1引言

1.2谐波危害和影响

1.3谐波治理

1.3.1治理谐波源

1.3.2电力谐波的补偿和抑制

1.4本文所做的主要工作

2基于最小补偿电流(LCC)的畸变电流检测方法

2.1引言

2.2三相系统基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测方法

2.3单相系统的谐波电流检测方法

2.3.1基于瞬时无功功率的单相谐波电流检测方法

2.3.2检测基波有功电流有效值的方法

2.4基于最小补偿电流的畸变电流检测原理

2.5本章小结

3基于人工神经网络(ANN)实现的LCC畸变电流检测

3.1引言

3.2人工神经网络基础

3.2.1人工神经元模型

3.2.2人工神经网络网络模型

3.2.3人工神经网络的学习算法

3.3人工神经网络在APF检测和控制中的应用

3.4用人工神经网络实现的LCC畸变电流检测方案

3.4.1完成LCC调节的ANN网络结构

3.4.2 LCC调节ANN输入信号的前向传播过程

3.4.3 LCC调节的三层前馈ANN学习算法

3.5基于人工神经网络实现的LCC畸变电流检测APF的仿真研究

3.5.1 ANN网络节点数的确定

3.5.2学习率α和η的选取

3.5.3仿真研究

3.6本章小结

4用硬件电路实现LCC畸变电流检测的原理和方法

4.1 LCC畸变电流检测的闭环实现

4.2基于LCC调节的畸变电流检测方法仿真和实验研究

4.3基于LCC控制的单相有源电力滤波器仿真研究

4.4本章小结

5单周控制理论和常频积分复位控制技术

5.1引言

5.2几种常用的APF控制方法

5.2.1线性电流控制

5.2.2电流滞环控制

5.2.3无差拍控制法

5.3单周控制理论基础

5.3.1单周控制基本原理

5.3.2单周控制开关

5.4开关变换器的常频PWM积分复位控制技术

5.4.1一般常频PWM控制

5.4.2常频PWM积分复位控制

5.5本章小结

6常频积分复位控制有源电力滤波器

6.1引言

6.2 APF的常频积分复位单周控制方法

6.3APF功率级模型

6.4常频积分复位控制APF

6.5常频积分复位控制有源滤波器的实验研究

6.6本章小结

7单周控制APF控制方法的推广应用

7.1积分复位控制的三态调制APF

7.1.1积分复位控制的三态调制APF控制方程

7.1.2积分复位控制三态调制APF的仿真研究

7.2积分复位控制半桥APF

7.2.1积分复位控制半桥APF控制方程

7.2.2积分复位控制半桥APF的仿真研究

7.3直流侧有源电力滤波器(DC-APF)

7.3.1DC-APF的电路结构

7.3.2DC-APF的仿真研究

7.4本章小结

8全文总结

致谢

参考文献

攻读博士期间发表的学术论文及成果