基于瞬时无功理论的APF谐波检测算法研究

摘要

随着非线性负载的使用，其产生的谐波电流对电网的污染越来越严重。有源电力滤波器（APF）作为治理谐波改善电能质量的电子设备，在电力系统谐波治理中起到了关键作用，而其谐波检测环节的性能直接影响整个系统的补偿效果。因此，论文以并联有源滤波器为研究对象，围绕如何提高有源滤波器谐波检测环节的性能做了深入研究。
　　首先，论文从瞬时无功功率的角度对p-q和ip-iq算法进行谐波检测的理论基础进行分析，并对p-q和ip-iq算法在电网电压畸变下的谐波检测性能进行了对比，结果表明：对于ip-iq算法来讲，其谐波检测性能受电网电压中谐波的影响较小，因此，当电网电压存在畸变的工况下应优先选择ip-iq谐波检测算法。此外，论文对低通滤波类型、截止频率、阶数对其性能的影响进行了分析，并与均值滤波对比表明，在稳态情况下，均值滤波不仅可以提高动态响应速度，而且可以改善谐波检测精度。
　　其次，锁相环实时准确的锁定电网电压频率是谐波电流检测的重要一环。因此，论文对基于同步旋转坐标下dq变换的锁相环进行分析，结果表明当电网电压中含有谐波时，同步旋转坐标系下产生的二倍工频波动会影响锁相环的性能，从而影响谐波电流检测的性能。为了提高锁相环在电网电压含有谐波时的性能，文中采用了基于广义二阶积分器的锁相环，利用广义二阶积分器的带通特性实现对基波分量的提取和对谐波电压的抑制，从而降低电网电压畸变对锁相环的影响。此外，文中详细分析了二阶广义积分器的主要参数对锁相环性能的影响，并通过仿真验证了基于广义二阶积分器锁相环的ip-iq谐波检测算法可以得到总谐波畸变率较小的电流。
　　最后，为了验证基于广义二阶积分器的锁相环与均值滤波结合的ip-iq算法的可行性与有效性，通过搭建的并联有源电力滤波器系统模型与实验样机，采用基于广义二阶积分器的锁相环与均值滤波结合的ip-iq谐波检测算法进行系统仿真与实验验证，结果表明：补偿后的网侧电流波形满足相关要求。

目录

1绪论

1.1研究背景及意义

1.2谐波检测的意义及发展趋势

1.3论文的主要工作

2并联型有源电力滤波器

2.1基本原理

2.2主电路及数学模型

2.3电流跟踪控制

2.4谐波检测算法

2.5本章小结

3基于瞬时无功功率理论的谐波检测算法

3.1三相电路瞬时无功功率理论

3.2基于瞬时无功功率理论的谐波检测算法

3.3本章小结

4 ip-iq谐波检测算法中低通滤波器的研究

4.1基于瞬时功率理论的谐波检测算法建模

4.2电网电压不同情况下的仿真分析

4.3ip-iq谐波检测中低通滤波器的性能分析

4.4均值滤波的性能分析

4.5本章小结

5基于广义二阶积分器锁相环的ip-iq谐波检测算法

5.1基于同步坐标变换的锁相环

5.2电网电压正序分量提取

5.3基于二阶广义积分器的软件锁相环

5.4基于广义积分器锁相环的ip-iq谐波检测算法

5.5本章小结

6系统仿真与实验验证

6.1并联型有源电力滤波器系统仿真分析

6.2并联型有源电力滤波器系统实验验证

6.3本章小结

7结论与展望

7.1结论

7.2展望

致谢

参考文献

附录