单次谐波补偿型有源电力滤波器的研究

摘要

随着社会的进步，电力电子技术也日益发展，各种新型用电设备给电网带来了严重的谐波问题。对电网谐波的治理已经成为近年来的一个热点研究问题，而有源电力滤波器作为一种可以主动补偿电网中谐波和无功电流的电力电子设备，日益受到人们的重视。
　　本文通过查阅大量国内外文献，对其研究现状及发展前景做了详细分析，同时讨论了有源电力滤波器在单次谐波补偿领域应用的重要性。通过对有源电力滤波器的检测方法和控制策略的研究，以实现单次谐波补偿为目标确定了基于旋转坐标系的单次谐波检测法和准比例谐振(Proportional Resonant，PR)控制器的设计方案。在分析其原理的基础上对单次谐波检测法做出了无锁相和滞后补偿的改进，同时对比分析PR控制器和PI控制器的性能之后确定了基于准PR控制器的控制方案。然后在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了有源电力滤波器的整体系统模型，研究了其在整流器带阻感负载、整流器不平衡负载和变频器负载下对单次谐波的补偿性能。仿真结果表明，所设计的有源电力滤波器系统在不同负载下对单次谐波都有良好的补偿性能，同时对多项单次谐波进行统一补偿后也可以满足有源电力滤波器的一般性功能，降低了整体谐波畸变率。在理论分析与仿真研究的基础上给出了有源电力滤波器系统的整体技术方案，进行了系统的硬件与软件设计，搭建了实验平台，对有源电力滤波器系统的单次谐波补偿功能做进一步的实验研究。实验结果表明本文设计的有源电力滤波器能准确有效地降低单次谐波的含量，实现既定目标。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究目的及意义

1．2 研究现状

1．2．1 有源电力滤波器的研究现状

1．2．2 单次谐波补偿的研究现状

1．3 单次谐波补偿的重要性

1．4 本文主要研究内容

第二章 检测方法和控制策略的设计与验证

2．1 基于旋转坐标系的单次谐波检测法

2．2 改进的单次谐波检测法

2．2．1 无锁相环的单次谐波检测法

2．2．2 单次谐波检测法的滞后分析

2．2．3 改进单次谐波检测法的验证

2．3 准PR控制器与PI控制器

2．3．1 准PR控制器

2．3．2 PI控制器

2．3．3 PR控制器与PI控制器的对比分析

2．4 基于准PR控制器的电流控制策略与验证

2．5 本章小结

第三章 不同负载下的单次谐波补偿仿真

3．1 仿真模型的建立及主电路参数设计

3．1．1 整体仿真模型

3．1．2 直流侧指令电压的确定

3．1．3 交流侧电感的参数设计

3．1．4 直流侧电容的参数设计

3．2 整流器带阻感负载下的仿真研究

3．3 整流器不平衡负载下的仿真研究

3．4 变频器负载下的仿真研究

3．5 本章小结

第四章 单次谐波补偿的实验研究

4．1 系统结构设计

4．2 硬件设计

4．2．1 交流电压检测电路

4．2．2 直流电压检测电路

4．2．3 电流检测电路

4．2．4 驱动及主电路

4．3 软件设计

4．3．1 主程序设计

4．3．2 中断子程序

4．4 实验及结果分析

4．4．1 实验平台的搭建

4．4．2 功能电路实验分析

4．4．3 谐波补偿实验分析

4．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢