电力电子滤波器不同实现方法的仿真与特性分析

摘要

近年来，由于人们生活水平不断提高，非线性负载在人们的生产生活中扮演者愈发重要的角色。这一转变使得电网中的谐波污染愈发严重。所以，谐波治理得到了各方面的重视。对于谐波治理这一领域，有源电力电子滤波器已经是当今治理谐波的主流。
　　工程上对于电力电子滤波器的要求主要体现在了两个方面：一是电力电子滤波器主电路能够产生正确的补偿电流，在正确的补偿电流的作用下，使得电网电流呈现出标准的正弦性，且相位与电网电压的相位相同。二是要求电力电子滤波器直流侧电压也就是电容电压要相对稳定。换言之，除了要求电力电子滤波器能够产生准确的补偿电流，还要求它能够对电容电压进行补偿。为了满足这两点要求，必须用到三项关键技术，分别为谐波电流检测法，电力电子锁相环以及SVPWM空间矢量控制。
　　本文首先对基于谐波电流检测的电力电子滤波器进行设计。基于谐波电流检测的电力电子滤波器的核心是谐波电流检测模块，现阶段主流的谐波电流检测的方法是p-q谐波电流检测法。针对p-q谐波电流检测法在电压发生畸变时的不足，本文提出了一种基于p-q检测法的改进型的谐波电流检测法。这种基于p-q检测法的改进型的谐波电流检测法，即使在电压发生畸变时也能够把谐波电流从电流中准确地分离出来。将其运用到电力电子滤波器中，本文就设计了一种基于改进型的谐波电流检测法的电力电子滤波器，仿真后的结果符合滤波要求，并且在电网电压发生畸变时也可以正常滤波。
　　为了简化控制系统，消除非理想条件下对其运行结果的影响。本文接着从能量交换的角度推导了一种无需进行谐波电流检测的滤波策略，并以此设计了一款基于无谐波电流检测的电力电子滤波器。在simulink平台上进行仿真，仿真结果符合要求，并且也能在电网电压发生畸变时达到滤波效果。
　　最后，本文对这三种电力电子滤波器，也就是基于p-q法的谐波电流检测的电力电子滤波器、基于改进型的谐波电流检测法的电力电子滤波器、基于无谐波电流检测的电力电子滤波器进行比较分析，得到了各自的优劣之处与适用环境。

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第一章 绪论

1.1课题的研究背景及意义

1.2电力电子滤波器的发展历史与现状

1.3电力电子滤波器的研究趋势

1.4论文主要内容与章节安排

第二章 电力电子滤波器的关键技术

2.1 引言

2.2 谐波检测的方法

2.3 锁相环

2.4 SVPWM空间矢量控制

2.5 本章小结

第三章 基于p-q检测法的改进型的电力电子滤波器设计

3.1引言

3.2 基于谐波电流检测的电力电子滤波器的原理

3.3基于p-q3.3基于p-q检测法的改进型的谐波电流检测法

3.4 两种谐波检测方法的仿真和比较

3.5基于改进型的p-q谐波检测法的电力电子滤波器的设计与仿真

3.6 本章小结

第四章 电力电子滤波器的能量交换与无谐波控制策略

4.1 引言

4.2 有源电力电子滤波器交直流侧的能量交换

4.3 谐波及无功分量检测的不必要性

4.4 无谐波检测控制策略

4.5 本章小结

第五章 基于无谐波电流检测的电力电子滤波器的设计

5.1引言

5.2 无谐波电流检测的控制策略与实现

5.3 无谐波电流检测的仿真

5.4 本章小结

第六章 三种滤波器的对比分析

6.1引言

6.2 两种基于谐波电流检测的电力电子滤波器的比较

6.3 基于改进型的谐波电流检测法的电力电子滤波器与基于无谐波电流检测的电力电子滤波器的比较

6.4 本章小结

第七章 展望

参考文献

硕士攻读期间科研成果

致谢