三相四线制有源电力滤波器建模与仿真

摘要

本文以三相四线制并联有源电力滤波器(APF)为研究对象，对其几种主电路常用拓扑结构的补偿能力进行了量化分析，并指出四桥臂拓扑结构相对于其他结构的优点。 对四桥臂拓扑结构APF输出电压进行空间矢量分析，提出可将其分解为对称分量和零序性分量的数学模型对其分别控制的思想，指出了对称分量和零序性分量相互间影响的机理。进而将应用于三相三线制并联APF的定频滞环控制策略应用于APF输出电压的对称分量控制中，并改进了该策略中某些参数的设计方法。 在上述结论的基础上提出了设计APF主电路参数的方法，该方法具有一定实用价值。应用PSCAD/EMTDC以及RTDS建立APF仿真模型，仿真结果验证上述理论的正确性和有效性。

目录

文摘

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声明

第一章引言

1.1前言

1.2三相四线制系统电能质量的特点

1.2.1我国三相四线制交流系统的电压等级

1.2.2三相四线制系统中的谐波污染问题

1.2.3三相四线制系统中的三相负荷不平衡的问题

1.2.4三相四线制系统电能质量问题对供电系统造成的影响

1.3三相四线制系统电能质量问题的主要治理方法

1.4并联型APF研究现状

1.4.1有源电力滤波器的分类

1.4.2主电路结构

1.4.3谐波电流检测的主要方法

1.4.4并联APF常用电流控制技术

1.5本文所做的主要工作

第二章三相四线制APF逆变器拓扑结构分析

2.1三单相全桥拓扑结构分析

2.1.1三单相全桥拓扑结构逆变器N桥臂的电流输出能力

2.1.2三单相全桥拓扑结构对基波不平衡电流补偿情况分析

2.2四桥臂拓扑结构分析

2.2.1四桥臂拓扑结构逆变器N桥臂的电流输出能力

2.2.2四桥臂拓扑结构APF对基波不平衡电流进行补偿情况分析

2.3三桥臂电容中分式拓扑结构分析

2.3.1三桥臂拓电容中分式扑结构逆变器中线电流输出能力

2.3.2三桥臂电容中分式拓扑结构APF对基波不平衡电流进行补偿情况分析

2.4三种拓扑结构的对比分析

2.5混合型APF拓扑结构分析

2.6本章小结

第三章四桥臂拓扑结构APF的电压矢量分析

3.1三相电压型APF电压矢量分析

3.2四桥臂拓扑结构APF空间矢量分析

3.3本章小结

第四章基于优化电压矢量的定频滞环电流控制方法

4.1单相定频滞环电流控制原理

4.2基于优化电压矢量的定频滞环控制方法

4.2.1 APF补偿电流中对称分量的控制方法

4.2.2 APF补偿电流中零序性分量的控制方法

4.3本章小结

第五章四桥臂拓扑结构APF主电路参数设计

5.1 APF总容量的选择

5.2直流电压的设计

5.3连接电感值的设计

5.4控制器外滞环宽度的计算

5.5直流电容值的设计

5.6本章小结

第6章四桥臂拓扑结构APF仿真计算

6.1主电路仿真模型

6.2四桥臂拓扑结构APF电压矢量分析的仿真验证

6.3四桥臂拓扑结构APF补偿效果仿真分析

6.3.1 APF补偿三相对称负载的仿真分析

6.3.2 APF同时补偿三相对称负载和单相负载时的仿真分析

6.3.3主电路参数对APF性能的影响

6.3.4负荷突变时APF暂态过程分析

6.4基于RTDS的APF仿真分析

6.5本章小结

第7章结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

致谢

附录

在学期间发表的学术论文和参加科研情况