差异化级联多电平式复合电流质量控制与检测方法研究

摘要

谐波、无功和负序电流对电网的污染及其治理是现代电力系统领域需要解决的重大课题。本文在研究复合电流质量调节装置的基础上,首先对装置的拓扑结构和原理进行了详细地分析,并建立起装置的数学模型。通过详细分析和比较基于瞬时无功功率理论的三相电流扰动量检测算法及两种适用于单相电路的检测算法,确定了与本装置结构和功能最吻合的技术。对于基频模块的控制,本文设计了电压内外环加电流环的三环控制方法,并提出了一种通过叠加误差信号的正弦函数的方法实现每个桥调制波微小的移相,在准确输出补偿电流的同时完成了电容电压的平衡与稳定控制。对于高频模块的控制,本文设计了PI加重复控制的电流跟踪控制方法,可以弥补两种方法相互的不足,使系统获得较快的动态响应速度和较高的波形输出质量。最后,本文通过在实时数字仿真器RTDS上进行建模与实验,对装置的正确性和有效性进行了验证。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 电能质量问题

1.1.1 谐波电流的产生原因与危害

1.1.2 无功功率的产生及影响

1.1.3 负序电流的危害性

1.2 电力系统谐波、无功和负序电流的补偿方法

1.3 本论文的主要工作

第二章 复合电流质量调节装置基本工作原理

2.1 装置主电路拓扑与原理

2.1.1 装置主电路

2.1.2 装置原理

2.1.3 元件参数设计

2.2 装置数学模型的建立

2.3 本章小结

第三章 电流扰动量的检测算法

3.1 谐波电流检测方法综述

3.2 基于瞬时无功功率理论的谐波和无功电流检测方法

3.2.1 瞬时无功功率理论

3.2.2 dq法检测谐波和无功电流

3.2.3 仿真分析

3.3 单相电路谐波和无功电流检测

3.3.1 基于瞬时无功功率理论的单相电路检测法

3.3.2 有功电流分量分离法

3.3.3 仿真分析

3.4 负序电流检测

3.4.1 基于dq变换的负序电流检测

3.4.2 仿真分析

3.5 系统畸变下的谐波无功检测方法比较分析

3.5.1 电源电压纯正弦、负荷不平衡时检测方法比较分析

3.5.2 电源电压畸变及三相不平衡时的检测方法比较分析

3.5.3 检测方法精确度分析

3.5.4 检测方法动态响应分析

3.6 本章小结

第四章 基频模块控制方法

4.1 载波移相调制技术

4.1.1 CPS-SPWM的原理与实现

4.1.2 仿真分析

4.2 基频模块控制

4.2.1 电流调节技术

4.2.2.直流侧电容电压控制技术

4.3 本章小结

第五章 高频模块控制方法

5.1 高频模块控制原理

5.2 电流跟踪控制研究

5.2.1 比例积分控制

5.2.2 重复控制原理

5.2.3 PI+重复控制

5.3 仿真分析

5.3.1 高频模块仿真分析

5.3.2 装置复合补偿仿真分析

5.4 本章小结

第六章 RTDS仿真建模与实验

6.1 RTDS实时数字仿真技术

6.2 数字控制器仿真实验

6.2.1 基于RTDS的装置仿真模型搭建

6.2.2 RTDS数字仿真实验

6.3 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 未来工作展望

参考文献

致谢

在学期间发表论文和参加科研情况