三相四线制并联型APF的技术研究

发布时间：2017-11-02 00:18

  本文关键词：三相四线制并联型APF的技术研究

  更多相关文章： 有源电力滤波器 数字控制器 重复控制 3D-SVPWM 直流侧电压

【摘要】：电网中的谐波问题已经受到了广泛关注,谐波的存在将降低电能在生产和传输过程中的利用效率,使电力设备发热、振动并产生噪音,使绝缘老化,设备使用周期缩短,严重则可能引发破坏性故障或烧毁,还会严重地干扰电力系统外部的设备,所以谐波治理具有非常重要的意义。有源电力滤波器(APF)能动态地补偿谐波和矫正功率因数,是解决该问题的有效手段。本文主要研究的是三相四线制并联型有源电力滤波器数字控制器的设计与优化,文中所做的工作主要有以下几个方面,第一,介绍了三相四线制并联型有源电力滤波器的控制器设计。分析了主功率拓扑并建立了数学模型,推导了基于同步旋转坐标系的电流环路、电压环路离散数学模型。设计了一种适用于三相四线制并联型有源电力滤波器的改进3D-SVPWM算法,相比于传统的SVPWM算法,该算法极大缩减了运算过程,减轻运算负担;分析了改进的LCL无源滤波器的优势,并提供了参数设计。第二,分析了基于瞬时无功率理论的谐波提取方法,分别介绍了p-q检测法和ip-iq电流检测法,并针对其中滤波环节介绍了平均值滤波器,谐波检测的精确性和快速性直接决定了APF工作的有效性。第三,分析了有源电力滤波器环路数字补偿器的设计方法,包括电流环路的PI控制器以及PI控制器与重复控制器并联的复合补偿器、电压环路的PI控制器设计;系统设计方面,分析了有源电力滤波器实验样机的硬件信号连接,提出了系统软件设计框架;同时提出了一种基于DSP/EDMA的人机通讯方案,优化了数字控制器的性能。最后,通过Matlab/Simulink仿真以及在实验样机上的运行和实验,验证了理论与设计的正确性和可行性。结果表明,设计的数字控制器能够有效的跟踪参考量,具有较好的补偿性能,针对直流侧电压的优化设计可以在一定程度上进一步提高有源电力滤波器的性能。
【关键词】：有源电力滤波器 数字控制器 重复控制 3D-SVPWM 直流侧电压
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM761
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 概述11
• 1.2 三相四线制供电系统中的谐波电流问题11-12
• 1.3 有源电力滤波器的发展12-15
• 1.3.1 国内外发展现状12-13
• 1.3.2 APF设计中的关键技术13-15
• 1.4 论文的内容安排15-16
• 1.5 本章小结16-17
• 第2章 APF的拓扑结构及数学模型17-30
• 2.1 概述17-18
• 2.2 主电路拓扑数学模型分析18-25
• 2.2.1 拓扑分析18-21
• 2.2.2 基于同步旋转坐标系的数学模型21-22
• 2.2.3 电流环的数学模型22-23
• 2.2.4 电压环路的数学模型23-25
• 2.3 输出无源滤波器的设计25-28
• 2.3.1 模型推导25-27
• 2.3.2 无源滤波器的参数选择27-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第3章 负载谐波电流检测30-36
• 3.1 概论30-32
• 3.2 瞬时无功功率理论在APF谐波电流检测中的应用32-34
• 3.2.1 p-q电流检测法32-33
• 3.2.2 i_P -i_q电流检测法33-34
• 3.3 平均值滤波器34-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第4章 3DSVPWM调制方法36-43
• 4.1 概述36
• 4.2 调制模型的建立36-37
• 4.3 3D-SVPWM算法推导37-40
• 4.4 3D-SVPWM算法的数字实现40-41
• 4.5 3D-SVPWM的仿真模型41-42
• 4.6 本章小结42-43
• 第5章 APF电流和电压控制器的设计43-61
• 5.1 概述43-45
• 5.2 电流环路的数字补偿器设计45-48
• 5.2.1 PI控制器的设计45-46
• 5.2.2 重复控制器的设计46-48
• 5.3 直流侧电压控制参数设计48-51
• 5.3.1 直流侧总电压的控制48-50
• 5.3.2 上下电容电压的平衡控制50-51
• 5.4 SIMULINK仿真与实验样机验证51-60
• 5.4.1 Simulink仿真52-56
• 5.4.2 实验样机验证56-60
• 5.5 本章小结60-61
• 第6章 三相四线制并联型APF的系统设计61-72
• 6.1 概述61
• 6.2 硬件设计61-63
• 6.2.1 硬件系统信号连接61-63
• 6.3 软件设计63-66
• 6.3.1 主程序控制框图64
• 6.3.2 计算子程序框图64-65
• 6.3.3 定时器中断子程序框图65-66
• 6.3.4 功率保护中断子程序框图66
• 6.4 基于EDMA的人机通讯方案设计66-69
• 6.5 三相数字锁相环69-71
• 6.6 本章小结71-72
• 总结72-73
• 参考文献73-79
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果79-80
• 致谢80-81
• 附件81

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本文编号：1129170