基于内模原理的有源电力滤波器研究

摘要

随着电网谐波污染日益严重，有源电力滤波器发挥越来越重要的作用。而有源电力滤波器的电流跟踪控制方法，将直接影响谐波的补偿效果。如何提高系统的稳态精度和动态响应，是有源电力滤波器的关键问题。
　　 传统PI电流控制对正弦信号无法实现无静差跟踪，提高系统的带宽又会带来稳定性问题。比例谐振控制和重复控制可以在特定频率上具有很大的增益，系统的稳态误差显著减小。目前关于谐振控制和重复控制的研究很多，但很少有文献详细介绍分析关于从内模控制到重复控制的内在联系以及谐振控制和重复控制两者之间的内在区别。
　　 本文的研究工作主要是从基本的内模原理推导出重复控制方法，并分析谐振控制和重复控制之间的关系，接着将这两种控制方法应用于有源电力滤波器，改善其补偿效果。主要内容包括:
　　 第一章介绍谐波产生和危害等研究背景以及有源电力滤波器当前的研究现状，并给出本文选题意义。
　　 第二章介绍三相四线并联有源电力滤波器电路结构和工作原理。建立系统的数学模型，分析系统的稳态误差和动态特性。并在20kVA的有源电力滤波器装置中验证理论分析的正确性。
　　 第三章介绍了内模原理的实现机理，推导了从内模原理到重复控制的数学过程，分析了谐振控制和重复控制的内在联系。
　　 第四章是将谐振控制和重复控制两种方法分别嵌入到有源电力滤波器控制中，分析系统的稳定性以及两种控制器的参数设计，分析了系统的稳态误差和动态特性。在一台20kVA的有源电力滤波器装置上进行两种控制方法的稳态误差和动态特性的实验验证，并和传统的PI电流控制进行了比较。
　　 第五章是本文的研究总结及今后工作的展望。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 研究现状

1．2．1 有源电力滤波器的拓扑

1．2．2 有源滤波器的谐波检测

1．2．3 有源电力滤波器的电流跟踪技术

1．3 选题意义和研究内容

第二章 有源电力滤波器的设计与实验

2．1 有源滤波器的工作原理

2．2 有源滤波器的数学模型

2．3 有源滤波器的PI电流控制

2．4 有源滤波器电流跟踪特性分析

2．4．1 有源滤波器稳态分析

2．4．2 有源滤波器动态分析

2．5 实验结果及分析

2．5．1 稳态实验及分析

2．5．2 动态实验及分析

2．6 本章小结

第三章 谐振控制和重复控制的联系

3．1 内模原理

3．1．1 问题概述

3．1．2 补偿器的设计

3．1．3 内模原理

3．2 谐振控制器

3．3 重复控制器

3．4 三种控制方法之间的联系

3．5 本章小结

第四章 提高APF的跟踪特性的理论分析和实验

4．1 改进型电流跟踪控制

4．1．1 电流跟踪的谐振控制

4．1．2 电流跟踪的重复控制

4．2 稳定性分析

4．2．1 电流谐振控制的稳定性分析

4．2．2 电流重复控制的稳定性分析

4．3 稳态特性分析

4．3．1 电流谐振控制的稳态特性

4．3．2 电流重复控制的稳态特性

4．4 动态特性分析

4．4．1 电流谐振控制的动态特性

4．4．2 电流重复控制的动态特性

4．5 实验结果及分析

4．5．1 稳态实验分析

4．5．2 动态实验分析

4．6 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢