基于空间矢量预测电流滞环控制的并联型有源电力滤波器

摘要

随着电力电子装置在电力系统中的大量应用,电力系统的谐波污染问题日益严重.有源电力滤波器是抑制电网谐波的有效措施之一,这种滤波器能对频率和幅度都变化的谐波进行跟踪补偿,且补偿特性不受电网阻抗的影响,受到了广泛的重视.因此,对有源电力滤波器展开研究具有重要的理论意义和实用价值. 本文选择应用较广的并联型有源电力滤波器作为研究对象,并联型有源电力滤波器由主电路、电容、耦合变压器及控制方法等组成,其中控制方法的谐波电流检测与补偿电流跟踪控制是有源电力滤波器的两个重要环节.对于谐波电流检测环节,本文选择了广泛应用的、基于瞬时无功功率理论的谐波检测(i<,p>-i<,q>)法. 针对基于传统的DSP数字控制系统的有源电力滤波器存在一个采样周期的延时,从而导致补偿电流与实际谐波电流不相符的问题,本文提出了一种根据以往谐波电流值来预测下一拍补偿电流值的算法,实现了有源电力滤波器的无差拍跟踪控制.该算法利用感知器神经元实现对下一拍的补偿电流值的准确预测,算法结构简单,易于用DSP来实现.对于补偿电流的跟踪控制环节,本文采用了比较先进的基于空间矢量的滞环电流控制方法,它具有响应快、精度高的优点,并用定时比较器代替滞环电流控制器以限制器件的最大开关频率,并降低器件的平均开关频率. 本文建造了并联型有源电力滤波器系统的结构并进行了参数设计,用MATLAB仿真软件对全系统进行了仿真,仿真结果表明采用本文所示预测电流控制算法的并联有源电力滤波器,对非线性负载产生的谐波电流,取得了令人满意的补偿效果.

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第一章绪论

1.1课题研究的意义

1.2谐波抑制技术的研究现状

1.3本课题的主要工作

第二章电力滤波器的分类

2.1无源滤波器的结构型式

2.2有源滤波器的结构形式

2.2.1并联型有源电力滤波器

2.2.2串联型有源电力滤波器

2.2.3并联型有源电力滤波器和串联型有源电力滤波器的比较

2.3并联型有源滤波器的构成、工作原理

第三章有源电力滤波器谐波电流的检测

3.1谐波电流检测方法概述

3.2瞬时无功功率理论

3.3三相电路谐波和无功电流的实时检测

3.3.1 p-q运算方式

3.3.2 ip-iq运算方式

第四章并联型有源电力滤波器基于空间矢量滞环电流控制

4.1并联型有源电力滤波器概述

4.2三相电压型PWM整流器的空间电压矢量

4.2.1三相VSR空间电压矢量分布

4.2.2空间电压矢量的合成

4.3基于滞环电流的电压空间矢量控制

4.4滞环电流控制器(HCC)的优化设计

4.5并联有源电力滤波器的主电路参数设计

4.5.1进线电感的分析与设计

4.5.2直流侧电容量的确定

第五章预测补偿电流的设计与仿真分析

5.1概述

5.2系统结构与参数设计

5.3基于空间矢量滞环电流及其预测谐波电流控制仿真分析

5.3.1空间矢量滞环电流控制仿真

5.3.2预测谐波电流控制仿真

5.4直流侧电压波形

5.5小结

第六章结论与展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢