基于瞬时无功功率的单相并联混合有源滤波器的研究

摘要

非线性负载和各种整流设备的应用，对电力系统的谐波“污染”十分严重，因而补偿电力系统谐波、改善供电质量成为迫切需要解决的问题。20世纪80年代提出的瞬时无功功率理论为解决谐波电流实时检测问题提供了有效的解决办法。随着传统LC滤波器固有缺陷的日益突出和电力电子技术的飞速发展，采用有源电力滤波器实时抑制谐波成为主要的发展方向。因此，进行有源电力滤波器的研究工作具有十分重要的意义。 论文首先简单介绍了谐波的产生原因和危害以及国内外对谐波研究的状况。再对有源电力滤波器技术的发展做了简要分析和分类讨论，并对基于瞬时无功功率的检测方法作了研究。然后在对国内外有源电力滤波器的设计方法进行广泛调查研究的基础上，分析了这些方法的工作原理和各自的优缺点，在吸收这些成果之上设计了一种单相并联型混合有源电力滤波器。最后通过Matlab/Simulink中的电力系统模块SimPowerSystemBlockset对所设计的有源电力滤波器进行了参数设置和动态仿真研究。仿真结果证明了该有源电力滤波器能够很好地抑制单相电力系统中的谐波分量。 文中采用瞬时无功功率检测方法对单相电路进行谐波检测，结合并联型混合有源电力滤波器进行谐波抑制，对以二极管整流器作为负载的电力系统进行仿真研究。特别对检测部分的低通滤波器进行了研究，在选用不同截止频率、不同阶数、不同种类滤波器的比较中得出用截止频率为20 Hz的2阶Butterworth型滤波器效果最好。在电流跟踪控制电路部分，采用了定时控制的瞬时值比较方法。该方法电路简单，响应速度快，电流跟踪效果好。与无源滤波器和并联型有源滤波器相比，仿真结果表明所设计的单相并联型混合有源滤波器能很好地抑制谐波和补偿无功功率，从而验证了论文工作方案的可行性和有效性。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1 电力系统的谐波问题及研究现状

1.1.1 电力系统的谐波来源及其危害

1.1.2电力系统谐波的概念及研究意义

1.1.3 电力系统的谐波抑制及发展现状

1.2有源电力滤波器的起源、发展和现状

1.2.1 有源电力滤波器的起源和发展

1.2.2有源电力滤波器的发展现状

1.3 本课题的研究内容

第二章 有源电力滤波器的基本原理及系统构成

2.1 有源电力滤波器的基本原理

2.2有源电力滤波器的系统构成

2.2.1 单独使用的并联型有源电力滤波器

2.2.2与LC滤波器混合使用方式的并联型有源电力滤波器

2.2.3 注入电路方式的并联型有源电力滤波器

2.2.4 单独使用的串联型有源电力滤波器

2.2.5 串联型有源电力滤波器与并联LC滤波器混合方式

2.2.6 串联与并联有源电力滤波器混合使用方式

2.3混合式有源电力滤波系统的结构及原理

第三章瞬时谐波检测方法的研究

3.1 现有的谐波检测方法

3.1.1模拟带通(或带阻)滤波器检测方法

3.1.2基于Fryze时域分析的有功电流检测方法

3.1.3 基于频域分析的FFT检测方法

3.1.4用于三相不平衡系统的同步检测方法

3.1.5基于自适应干扰对消原理的自适应闭环检测法

3.1.6基于小波分析的检测法

3.1.7基于神经网络的检测法

3.1.8基于瞬时无功功率的检测法

3.2瞬时无功功率理论及谐波电流实时检测方法

3.2.1 瞬时无功功率理论

3.2.2三相电路瞬时谐波和无功电流实时检测

3.2.3 单相电路谐波和无功电流实时检测

3.3低通滤波器影响谐波检测效果的研究

3.4本章小结

第四章并联型有源电力滤波器的研究

4.1谐波源的类型

4.2 有源电力滤波器控制方式的研究

4.2.1 电流环控制电路

4.2.2 电压环的控制

第五章单相谐波检测的参数设计和仿真研究

5.1 仿真模型与参数设置

5.1.1 有源电力滤波器的参数设计和模型

5.1.2指令电流运算电路的参数设计和模型

5.1.3 电流跟踪控制电路的参数设计和模型

5.2仿真结果分析

第六章结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士研究生期间发表的论文