串联LC混合有源电力滤波器的重复线性自抗扰控制方法研究

摘要

随着电力电子技术的快速发展，电力电子装置的广泛使用使得电网电压和电流发生严重的畸变，产生了大量的谐波。谐波抑制技术致力于解决各种谐波污染问题，有源电力滤波器(Active Power Filter，APF)可以动态补偿谐波，成为了目前最热门的谐波抑制设备。
　　针对有源电力滤波器成本高、承受过高的基波电压等缺点，研究将无源滤波器和有源滤波器结合起来的混合型有源电力滤波器，既可以实现动态补偿谐波，又可以通过无源滤波器来承受大部分的基波电压，使得APF可以应用于高电压等级。
　　为了克服传统控制方法存在的抗扰动性能低的缺点，本文提出了将重复线性自抗扰控制技术(Repetitive Liner Auto Disturbance Rejection Controller，RLADRC)应用于串联LC混合有源电力滤波器。自抗扰控制器通过扩张状态观测器观测出系统状态变量的同时，观测出系统的综合扰动，得到广义状态误差并对扰动项进行前馈补偿、抵消，具有较强的适应性、鲁棒性和可操作性。但是自抗扰控制缺点在于参数过多，并且无规律可循，给调试和工程设计带来很大的麻烦。线性自抗扰控制器将其线性化，解决了其参数过多、无规律可循的问题。采用重复控制对线性自抗扰控制方法进行补偿，消除周期性稳态误差，提高系统的稳态精度。将重复线性自抗扰控制方法应用于串联LC混合有源电力滤波器中，提高系统的鲁棒性和补偿性能。
　　在MATLAB/simulink中搭建仿真模型对以上内容进行仿真验证。经过与传统控制方法的比较，仿真结果验证了重复线性自抗扰控制方法的优越性。搭建三相三线制串联LC混合有源电力滤波器的实验平台，进行软硬件联合调试，对仿真算法进行验证。实验结果证明了重复线性自抗扰控制方法应用于串联LC混合有源电力滤波器系统中的可行性和优越性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 背景与意义

1.2 混合型有源电力滤波器历史及发展现状

1.3 有源电力滤波器的基本工作原理

1.4 有源电力滤波器的谐波电流检测

1.5 有源电力滤波器的电流控制方法

1.6 本文所做的主要工作

2 串联LC混合有源电力滤波器的主电路设计

2.1 混合型有源电力滤波器的分类

2.2 无变压器串联LC混合有源电力滤波器的结构

2.3 串联LC混合有源电力滤波器的工作原理与数学模型的建立

2.4 LC滤波器谐振频率

2.5 LC滤波器参数设计

2.6 本章小结

3 串联LC混合有源电力滤波器控制策略的研究

3.1 自抗扰控制方法的研究

3.2 有源滤波器电流环自抗扰控制器的设计

3.3 直流侧电压的控制

3.4 本章小结

4 仿真及结果分析

4.1 仿真参数

4.2 仿真结果与分析

4.3 本章小结

5 实验结果与分析

5.1 实验平台概述

5.2 DSP控制板电路设计

5.3 电压电流采样电路设计

5.4 系统软件设计

5.5 实验结果分析

5.6 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文及奖励