基于电流预测的单相有源电力滤波器研究

摘要

电能已成为现代社会的最重要能源。在信息化时代，单相用电设备在所有用电设备中所占比例越来越大，特别是在民用建筑电力中，非线性单相设备占了很大一部分，给单相电网造成了很大的谐波污染。单相有源电力滤波器是电网电能质量的有效解决方案，它不仅可以有效地抑制各种单相非线性设备的谐波污染，而且通过组合还可以适用于各种三相不平衡谐波源的电能质量治理。本文就单相有源电力滤波器的关键技术谐波检测和电流跟踪控制算法做了一些研究。　　三相有源电力滤波器已有成熟且运用广泛的谐波检测方法——基于瞬时无功理论的谐波检测算法。但此方法并不能直接使用在单相电路中，故本文先对目前常见的几种可以应用于单相电路的谐波电流检测方法进行了概述，然后针对三种典型的谐波检测方法展开了研究，比较了它们的异同点和它们低通滤波器的性能。最后选择了检测精度高，延迟较低的滑窗迭代DFT算法作为单相电路的谐波检测算法。　　在电流跟踪控制方法上，选用了无差拍控制。先建立了单相有源电力滤波器的数学模型，并基于此模型，分析了无差拍控制原理，得出谐波电流预测是无差拍控制方法的关键。　　针对非平稳负载模型在重复预测的基础上提出了横向预测，算法采用了不同工频周期同一时刻的采样值来预测下一工频周期同一时刻的谐波电流值。该算法可以准确预测谐波电流，尤其是针对含有次谐波的谐波电流，横向预测算法比重复预测算法有更高的预测精度。然后在Matlab中仿真验证了此算法的正确性和有效性。

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 谐波的产生

1．1．1 谐波的定义

1．1．2 谐波的产生

1．2 谐波的危害

1．3 谐波的治理措施

1．3．1 主动治理措施

1．3．2 被动治理措施

1．4 有源电力滤波器

1．4．1 有源电力滤波器的历史与国内外现状

1．4．2 有源电力滤波器的发展趋势

1．5 单相有源电力滤波器的关键技术

1．5．1 单相有源电力滤波器的谐波检测技术

1．5．2 单相有源电力滤波器的电流跟踪技术

1．6 本文主要研究内容

第二章 单相有源电力滤波器的谐波电流检测方法

2．1 单相电路谐波检测方法概述

2．1．1 模拟滤波器检测算法

2．1．2 基于功率定义的谐波检测方法

2．1．3 基于数字信号处理技术的谐波检测方法

2．2 常见单相电路谐波检测算法分析

2．2．1 基于滑窗迭代DFT的单相谐波检测算法

2．2．2 单相ip-iq谐波检测算法

2．2．3 基于Fryze功率定义的单相电路谐波检测方法

2．2．4 三种单相电路谐波检测算法比较

2．3 基于滑窗迭代DFT的单相谐波检测算法的实现

2．4 仿真结果

2．5 本章小结

第三章 无差拍控制原理与谐波电流预测

3．1 电流跟踪方法

3．1．1 PI控制

3．1．2 滞环控制

3．1．3 重复控制法

3．1．4 单周控制方法

3．1．5 无差拍控制法

3．2 单相有源电力滤波器的数学模型

3．3 单相有源电力滤波器的无差拍控制原理

3．4 电流预测算法

3．4．1 自适应滤波器预测算法

3．4．2 神经网络预测控制算法

3．4．3 灰色预测

3．4．4 线性预测

第四章 线性电流预测

4．1 含次谐波的非线性负载仿真模型搭建

4．2 预测算法的预测精度评价

4．3 线性预测算法

4．3．1 谐波电流预测中的线性插值法

4．3．2 线性电流预测算法

4．3．3 预测算法的仿真结果分析

4．4 单相有源电力滤波器系统仿真

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 未来工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况