级联型H桥多电平有源电力滤波器控制策略研究

摘要

随着现代社会电力行业突飞猛进的发展，人们越来越关注电能质量等问题，提高谐波及无功的治理是提高电能质量的主要方法。在谐波和无功治理方面中有源滤波器（Active power Filter，APF）越来越受到大家关注。由于日益增多的高压大功率设备投入到电网运行，两电平APF及二极管钳位式和飞跨电容式APF的控制复杂、容量不高、不易扩展等问题不能满足工况要求。H桥级联结构由若干个相同的变流器单元（单相全桥电路）级联而成，增大了变流器的功率容量，减小了单个开关器件所承受的电压且易于模块化和封装。所以级联型H桥多电平APF在高压、大功率电能质量控制领域具有比较可观前景。 本文首先分析了载波相移SPWM技术的基本原理。将级联式H桥拓扑结构与SPWM技术的有机结合，对工况中此技术产生的死区效应进行分析，提出利用前馈PI调节器补偿死区的算法。验证SPWM传输性能研究，证实能够实现较高效率的开关频率。 其次利用瞬时无功功率理论中的ip-iq算法对电流进行检测。采用开关频率固定的三角波比较控制方式进行电流跟踪控制。本文H桥直流侧电压的特点，研究出能保证直流侧电压与直流母线电压相互平衡的算法。 最后搭建了级联型多电平APF仿真模型，对本文所提出算法的进行验证，仿真研究表明该方案实时性高、鲁棒性强、具有良好的谐波补偿性能，验证了本论文所研究的算法可靠性，设计了级联型多电平APF硬件与软件系统。

目录

声明

第一章 引言

1.1 谐波问题、标准及谐波抑制

1.2 有源滤波器的概述

1.3 多电平变流器

1.4 本文研究内容

第二章 载波相移SPWM技术与级联型变流器的研究

2.1 载波相移SPWM技术

2.2 载波相移SPWM技术在H桥变流器的应用研究

2.3 级联型多电平变流器的工作模式分析

2.4 本章小结

第三章 级联型多电平有源滤波器工作原理及控制策略

3.1 APF的基本原理和拓扑结构

3.2 基于SPWM的级联型变流器在SAPF中的应用

3.3 谐波和无功的闭环检测方案

3.4 传统的电流跟踪控制方法的研究

3.5 级联型H桥电容直流母线电压均衡控制策略

3.6 死区补偿

3.7 本章小结

第四章 级联型H桥多电平有源滤波器仿真研究

4.1 系统仿真参数设定

4.2 各仿真模块介绍及实验

4.3 系统仿真实验

4.4 本章小结

第五章 级联式多电平有源滤波器系统硬件与软件设计

5.1 H桥级联型并联APF系统结构

5.2 变流器主电路设计

5.3 数字化控制芯片

5.4 控制系统硬件电路设计

5.5 基于DSP+CPLD的多路波形发生器

5.6 软件程序设计

5.7 本章小结

第六章 全文总结

参考文献

论文发表和科研情况说明

致谢