并联型有源电力滤波器谐波检测及补偿控制策略仿真研究

摘要

近年来，各类电力电子装置在电网线路系统中使用广泛，导致谐波污染日益严重，而现代精密用电设备对电能质量的要求越来越严格，谐波污染问题已引起人们正视。有源电力滤波器作为一种动态补偿性能极强的新型滤波器，与无源滤波器相比有无法比拟的优势，已成为谐波治理中的热点研究课题。
　　本文以三相三线并联型有源电力滤波器为研究对象，对谐波检测算法和补偿控制策略进行深入研究。首先，对比分析了基于瞬时无功功率理论的p-q、ip-iq检测法，因ip-iq检测法比p-q检测法电路简单，检测结果精确的优势，采取ip-iq检测法在MATLAB/Simulink中搭建谐波检测仿真模块，验证了方法的正确性。提出了一种新的基于小波分析的在线谐波检测方法，新方法去除低通滤波器，采用小波分析原理与滑动时间窗相结合的方式，并设计了算法步骤，编写S-function函数实现在线检测功能，搭建仿真模型，结果表明它克服了ip-iq检测法因低通滤波器的使用导致实时动态性不强的缺陷，同时简化了模型结构，具有良好的检测效果及优越性。然后，分别对补偿跟踪控制策略的三角波比较和滞环比较器瞬时值比较两种控制策略搭建仿真模型，仿真表明，滞环比较比三角波比较方式检测精度更高，但动态跟随性微差。接着通过仿真验证了采用 PI调节方法控制直流侧电压波动、采用并联启动电阻方法降低SAPF投入电网瞬间产生的冲击电流这两种方法的有效性。最后，搭建了三相三线并联型有源电力滤波器的整体仿真模型，参考参数选择规则结合实际情况对参数值进行选取，谐波检测算法将基于瞬时无功功率的ip-iq检测和基于小波分析的谐波检测方法进行对比分析，补偿跟踪控制策略同时采用滞环比较控制方式，通过仿真表明文中提出的新检测算法比ip-iq检测法检测精度更高，实时动态性能更强。

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第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 有源电力滤波器的起源、发展及现状

1.3 有源电力滤波器的基本原理

1.4 有源电力滤波器的分类

1.5 并联型有源电力滤波器的关键技术

1.6 本文研究的主要内容

第2章 并联型有源电力滤波器谐波检测方法

2.1 三相电路瞬时无功功率理论

2.2 基于小波分析的在线谐波检测方法

2.3 本章小结

第3章 并联型有源电力滤波器补偿控制策略研究

3.1 补偿电流的跟踪控制策略

3.2 直流侧电容电压控制仿真分析

3.3 缓解有源电力滤波器投入时的冲击电流方法

3.4 本章小结

第4章 基于MATLAB的并联型有源电力滤波器的仿真及分析

4.1 并联型三相三线有源电力滤波器的主电路数学模型

4.2 并联型有源电力滤波器的参数选取

4.3 并联型有源电力滤波器系统仿真及分析

4.4本章小结

第5章 总结及展望

5.1 全文总结

5.2 展望

参考文献

致谢

附录A 基于小波分析的在线谐波检测算法S-function程序

攻读硕士学位期间发表的论文及参与的课题