基于PR控制的二极管钳位三电平有源电力滤波器的研究

摘要

随着工业现代化的深入发展，各种非线性负荷的使用方便了人们的生产与生活，但同时大量谐波电流源的引入对配电网电能质量造成了非常严重的影响。并联型有源电力滤波器作为一种电力电子装置，能够在消除电网谐波电流的同时补偿无功功率。特别地，基于多电平技术的有源电力滤波器具有开关频率低、适合高压大容量场所等优点，成为当前研究的热点。
　　本文研究分析基于二极管钳位式三电平有源电力滤波器的几个关键技术，包括开关器件调制策略、谐波检测算法、锁相环技术和电流跟踪控制。
　　论文首先分析了二极管钳位式三电平有源电力滤波器的基本工作原理和调制策略，根据拓扑结构和开关相量组合分析中性点电压不平衡的原因，介绍两种消除中性点电压不平衡的方法。
　　接着通过基于瞬时无功功率理论的分析，论文介绍了有源电力滤波器谐波检测方法主要包含两种，p-q法只适用于电网电压平衡条件下，而ip-iq法可以适用于电网电压畸变的情况。然后阐述了SSRF-SPLL、DDSRF-SPLL两种软件锁相环方法，建立数学模型，通过仿真验证了DDSRF-SPLL对电网电压不平衡具有很强的适应性。
　　最后论文建立了三电平APF数学模型，分析了PI控制策略与PR控制策略，PR控制器能做到电流无静差跟踪，也不受电网电压的扰动作用，构建双环控制系统，仿真结果表明了其有效性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 多电平逆变器拓扑结构与研究现状

1．2．1 二极管钳位式三电平逆变器

1．2．2 飞跨电容钳位式多电平逆变器

1．2．3 具有独立直流电源级联式多电平逆变器

1．3 APF研究与发展现状

1．4 本文主要研究内容

第二章 二极管钳位式三电平APF工作原理

2．1 有源电力滤波器的基本原理

2．2 二极管钳位式三电平APF拓扑结构及工作原理

2．2．1 拓扑结构

2．2．2 工作原理

2．3 二极管钳位式三电平逆变器的调制方法

2．3．1 三角载波层叠法

2．3．2 选择谐波消除PWM

2．3．3 SVPWM调制法

2．4 SVPWM调制法工作原理及其仿真

2．4．1 SVPWM调制法工作原理

2．4．2 SVPWM调制法仿真

第三章 直流电压平衡控制

3．1 直流侧中点电压不平衡产生的原因

3．2 不同类型矢量对中点电压的影响

3．2．1 长矢量对中点电压平衡的影响

3．2．2 中矢量对中点电压平衡的影响

3．2．3 短矢量对中点电压平衡的影响

3．3 中点电压平衡控制方法

3．3．1 基于主动控制法SVPWM调制中性点电压平衡调节

3．3．2 基于滞环控制法SVWM调制中性点电压平衡调节

第四章 谐波检测与锁相环

4．1 谐波检测方法

4．1．1 p-q法谐波检测

4．1．2 ip-iq法谐波检测

4．2 锁相环的基本原理

4．3 单同步坐标系软件锁相环(SSRF-SPLL)

4．3．1 SSRF-SPLL数学模型与工作原理

4．3．2 SSRF-SPLL仿真结果与分析

4．4 双同步坐标解耦系软件锁相环(DDSRF-SPLL)

4．4．1 DSSRF-SPLL数学模型与工作原理

4．4．2 DSSRF-SPLL仿真结果与分析

第五章 电流控制

5．1 二极管钳位式三电平APF数学模型

5．2 前馈解耦控制方法

5．3 电流环的设计

5．3．1 基于PI控制器的电流环

5．3．2 基于PR控制器的电流环

5．4 电压环的设计

5．5 二极管钳位式三电平APF仿真

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢