并联型广义有源电力滤波器主电路拓扑与控制研究

摘要

随着电力系统的高速发展，特别是电力电子与微电子装置的普遍应用，电力系统中愈发严重的电能质量污染与电能质量高要求的矛盾日益突出。广义有源电力滤波器是电力系统中全面提高电能质量的重要装置，对其进行研究具有重要的理论价值和工程价值。
　　 论文首先从传统谐波理论的周期信号分解中的不同频率分量的正交性特征出发，将其推广到三相电路任意信号的正交分解，进而提出了一种新的广义谐波理论。然后，深入研究了基于分频补偿思想的三相六桥臂双主电路并联型广义有源电力滤波器，分析了其拓扑结构和工作原理，建立其基于开关函数和空间状态的动态模型。
　　 其次，深入分析基于广义dqo正交变换的广义谐波电流分频检测算法，解决了广义谐波电流检测的实时性和精确性问题。针对并联型广义有源电力滤波器输出特性复杂对输出控制跟踪速度和跟踪精度提出了更高要求的特征，提出了自适应滞环控制策略，即采用两态滞环实现平稳的广义谐波电流分量补偿的实时控制，采用三态滞环实现快速变化的广义谐波电流分量补偿的实时控制。
　　 并基于MATLAB/Simulink计算机仿真平台，搭建并联型广义有源电力滤波器的信号检测、输出控制和整机工作的仿真模型，验证所提出的检测算法、控制算法和拓扑结构的有效性和可行性。最后，进行了基于DSP芯片TMS320C28346并联型广义有源电力滤波器的控制系统的硬件和软件设计，为并联型广义有源电力滤波器的工程化奠定了一定的理论和物质基础。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景与意义

1．2 广义谐波的危害及治理方法

1．2．1 广义谐波的危害

1．2．2 广义谐波的治理方法

1．3 广义有源电力滤波器的研究现状

1．3．1 GAPF的分类

1．3．2 GAPF的广义谐波电流检测方法

1．3．3 GAPF的补偿电流控制技术

1．4 广义有源电力滤波器的发展趋势

1．5 本论文主要工作

第二章 广义谐波理论

2．1 广义谐波的提出

2．2 广义谐波的定义

2．2．1 单相电路

2．2．2 三相电路

2．3 广义无功功率定义

2．3．1 单相电路广义无功功率定义

2．3．2 三相电路广义无功功率定义

2．4 广义谐波理论与广义无功功率理论的相关性

2．5 本章小结

第三章 并联型广义有源电力滤波器原理分析

3．1 并联型GAPF的基本原理

3．2 并联型GAPF的主电路拓扑结构

3．3 分频补偿的并联型GAPF系统结构及数学模型

3．3．1 分频补偿的并联型GAPF的系统结构

3．3．2 并联型GAPF的数学模型

3．4 本章小结

第四章 基于广义dqo正交变换的广义谐波分频检测

4．1 三相电路电压和电流的旋转矢量表示

4．2 广义dqo正交变换的基本原理

4．3 基于广义dqo正交变换的广义谐波电流检测法

4．4 广义dqo正交变换的广义谐波电流分频检测法

4．4．1 基于无锁相环低频分量的广义dqo变换检测法

4．4．2 基于改进型锁相环高频分量的广义dqo变换检测法

4．5 仿真结果与分析

4．6 本章小结

第五章 广义有源电力滤波器的自适应滞环控制策略

5．1 并联型GAPF自适应滞环控制策略

5．1．1 两态滞环控制策略

5．1．2 三态滞环控制策略

5．2 基于分频补偿的自适应滞环控制策略

5．3 系统仿真

5．3．1 两态滞环与三态滞环控制性能比较

5．3．2 并联型GAPF仿真参数及整体仿真模型

5．3．3 仿真结果分析

5．4 本章小结

第六章 并联型广义有源电力滤波器的设计

6．1 并联型GAPF装置系统结构

6．2 主电路参数设计

6．2．1 主电路容量确定

6．2．2 开关器件选型

6．2．3 直流侧电容值的确定

6．2．4 交流出线电感值的确定

6．3 并联型GAPF控制系统设计

6．3．1 控制系统硬件设计

6．3．2 控制系统软件设计

6．4 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间发表的论文目录

附录B 攻读学位期间参加的相关课题