混合型有源电力滤波器的优化设计研究

摘要

随着智能电网的不断发展，对电能质量要求越来越高，且大量电力电子器件应用于电力系统，给电网带来了严重的谐波危害，电力系统的谐波问题急需解决。利用混合型电力有源电力滤波器进行谐波综合补偿是解决谐波问题的有效办法，具有重要的社会意义与经济价值。基于此，论文主要研究了利用动态规划-遗传算法优化设计基波谐振混合型有源电力滤波器。
　　 论文通过分析多种混合型有源电力滤波器主电路拓扑结构，采用基波调谐式混合型电力滤波器的主电路结构，该拓扑结构不仅能补偿系统的谐波，还能通过无源滤波器和注入电容向系统补偿一定量的无功，其中基波谐振电路，在基波频率附近谐振，大量的谐波电流注入无源支路，使得有源滤波器支路不承受基波电压，逆变器的容量就能做的很小，降低了设计的难度，提高了经济性。详细分析了基波调谐式混合型有源电力滤波器的原理和滤波器性能，介绍了混合型有源滤波器的工程设计方案。基于现有的混合型有源电力滤波器优化设计方案的不足，结合动态规划算法和遗传算法，提出了动态规划-遗传算法。该算法综合了动态规划算法和遗传算法的优点，具有很强的全局寻优能力。论文根据动态规划-遗传算法对基波谐振混合型有源电力滤波器进行了优化设计，计算出滤波器各个部分的参数。
　　 利用Matlab软件中的Simulink模块对设计的基波调谐式混合型有源电力滤波器进行了仿真，结果表明利用动态规划-遗传算法设计的滤波器具有很好的谐波治理和无功补偿的能力。将利用动态规划-遗传算法的设计结果与其它方法设计的结果进行了经济性对比。结果表明动态规划-遗传算法设计的滤波器具有较好的经济性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 背景和意义

1．2 谐波的危害及治理方法

1．2．1 谐波的定义

1．2．2 谐波的产生

1．2．3 谐波的危害

1．2．4 谐波的治理

1．3 有源电力滤波器的研究现状

1．3．1 有源电力滤波器的研究现状

1．3．2 混合型有源电力滤波器研究现状

1．4 混合型有源电力滤波器优化设计研究现状

1．5 本文研究内容

第二章 动态规划-遗传算法优化理论简介

2．1 动态规划算法

2．1．1 动态规划的主要结构

2．1．2 求解动态规划问题的基本方法

2．1．3 动态规划寻优的基本步骤

2．2 遗传算法

2．2．1 遗传算法的基本要素

2．2．2 遗传算法的基本步骤

2．3 动态规划-遗传算法

2．3．1 动态规划-遗传算法的基本要素

2．3．2 动态规划-遗传算法的基本流程

2．4 本章小结

第三章 HAPF工作原理及主电路电气参数设计

3．1 基波调谐式混合型有源电力滤波器基本原理

3．2 基波谐振注入式混合有源滤波器优势

3．3 基波调谐式混合型有源电力滤波器主电路参数设计

3．3．1 无源支路

3．3．2 注入支路

3．3．3 耦合变压器

3．3．4 输出滤波器

3．3．5 有源滤波器

3．4 本章小结

第4章 HAPF的动态规划-遗传算法电气参数优化设计

4．1 目标模型

4．2 约束条件

4．3 动态规划确定多目标优化问题的初始解

4．4 遗传算法解出多目标问题的最优解

4．5 算法的早熟问题

4．6 基于动态规划-遗传算法混合型有源电力滤波器优化设计

4．6．1 优化设计的流程图

4．6．2 优化设计的程序开发

4．7 本章小结

第五章 2000kVA基波调谐式电力滤波器优化设计

5．1 基波调谐式电力滤波器的经济性指标

5．2 2000kVA基波调谐式混合型有源滤波器的参数设计

5．2．1 2000kVA基波调谐式混合型有源滤波器目标函数建立

5．2．2 2000kVA基波调谐式混合型有源滤波器约束条件

5．2．3 2000kVA基波调谐式混合型有源滤波器设计结果

5．3 2000kVA基波调谐式混合型有源滤波器应用仿真

5．4 本章小结

第六章 展望与总结

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文

附录B 攻读硕士学位期间参加的相关课题