电流型并联有源滤波器及其控制方法研究

摘要

随着时代的发展和进步,人类生产生活的各个方面都已经离不开电能,现有的电能质量状况已不能满足实际的电能质量要求。电网的谐波及无功功率问题日益明显,已形成急需解决的情况。本课题针对这一严峻的挑战,采用了一种新型补偿谐波的方案——电流型并联有源电力滤波器。
　　本文针对电网中谐波抑制和无功功率补偿的问题,提出采用电流型并联有源电力滤波器的方案,它能够对各次谐波进行补偿,并且在补偿谐波的同时可以根据需要补偿无功功率。对电流型并联有源电力滤波器的拓扑结构以及工作原理和不同工作模态进行研究。并且从APF的电气特性入手,建立含有非线性负载的APF数学模型,包括三相低频、高频时域模型,和频域模型;并结合其模型分析工作机理,同时考虑电网参数摄动、检测及控制环节延迟的影响。对电网中无功补偿的理论基础以及电网中谐波电流检测方法——基于瞬时无功功率理论的ip-iq算法进行研究。并且为了弥补并联型有源电力滤波器的检测环节及控制环节的延迟,提高系统的补偿精度,在算法基础上引入预测控制。对电流型有源电力滤波器的电流跟踪控制方法进行研究——三角波比较法与瞬时值比较法;并且对两种方法进行仿真分析,比较其控制效果。同时,因为直流侧电感电流保持在稳定值的要求对直流侧电感电流的控制方法进行研究。并研究了电流型有源电力滤波器的工作方式激发容性负荷发生谐振现象的问题,并针对这一问题提出一种新的有源电力滤波器控制策略,增加系统对谐波的阻尼作用,抑制了系统谐振,提高了系统稳定性。运用Matlab/simulink建立其仿真模型,对所提出的指令电流检测算法、电流跟踪控制方法和直流侧电感电流控制方法以及抑制系统谐振的控制方法进行仿真研究。在仿真研究的基础上，搭建实验平台,验证电流型并联有源滤波器的补偿性能,及电流型有源电力滤波器的工作方式激发容性负荷谐振现象时系统稳定性问题与抑制谐振控制策略的可行性。

目录

电流型并联有源滤波器及其控制方法研究

电流型并联有源滤波器及其控制方法研究

RESEARCH ON CURRENT-SOURCE PARALLEL ACTIVE POWER FILTER AND ITS CONTROL METHODS

摘　要

Abstract

第1章 绪　论

1.1 课题背景

1.2研究的目的和意义

1.3 有源电力滤波器技术

1.3.1有源电力滤波器的发展

1.3.2国内外研究现状

1.3.3 有源电力滤波器的分类

1.3.4电流型有源电力滤波器的优势分析

1.4 本课题的主要研究内容

第2章 APF基本原理和无功及谐波电流检测

2.1有源电力滤波器基本原理

2.2 瞬时无功功率理论

2.3 谐波和无功电流检测

2.3.1无功电流的检测

2.3.2谐波电流的检测

2.3.3全补偿的指令电流检测

2.4预测控制

2.5 本章小结

第3章 电流型有源电力滤波器的控制方法分析

3.1 数学模型和工作模态分析

3.1.1电流型有源电力滤波器的数学模型

3.1.2 电流型有源电力滤波器的工作模态分析

3.2 电流跟踪补偿控制

3.2.1三角载波调制法

3.2.2 瞬时值比较法

3.3 直流侧电感电流控制

3.4 APF激发容性负荷谐振现象的研究

3.5 本章小结

第4章 电流型有源电力滤波器仿真与实验

4.1主电路参数选取

4.1.1 LC滤波器的参数选取

4.1.2直流侧电感的参数选取

4.2电流型APF控制系统

4.2.1 控制系统工作原理

4.2.2 软件流程

4.3电流型APF仿真分析

4.4 实验波形

4.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明

致 谢