三电平有源滤波器控制策略的研究
本文选题:三电平APF电流跟踪控制 + 双滞环空间矢量 ; 参考:《天津理工大学》2017年硕士论文
【摘要】:随着现代社会的不断高速发展与人们生活消费水平的要求不断提高,社会生活中用电场合与用电量也在不断增加,电力行业也有着突飞猛进的发展,电能质量问题也越来越得到人们重视,特别是在工业生产中,因此对滤波设备性能补偿效果要求更加严格。在现有的谐波滤波与补偿无功的设备中,有源滤波器(Active Power Filter,APF)相对于无源滤波器具有更好的消除谐波与补偿无功效果,因此APF得到了迅速的发展。由于电压等级不断提高与开关管的容量耐压值的限制,传统的两电平APF无法应用于高压大容量场合,而三电平APF可以将低电压等级的开关器件应用于高压大容量场合,并且在满足相同需求情况下,较两电平APF开关频率低,导通压降低,开关损耗小。因此本文对基于二极管箝位型三电平APF进行了研究,并提出一种新的控制算法,本文的研究结果对三电平APF的补偿效果与性能具有一定程度的改善。确定二极管箝位型三电平逆变结构作为的主电路结构时,综合考虑了效率、成本、负载等因素;本文研究了三电平APF的工作原理,确定了系统的设计;完成三电平APF的数学模型分析。为了克服传统APF开关频率波动较大和电流跟踪效果较差的问题,提出了一种双滞环空间矢量控制的电流跟踪方法,并应用于三电平APF。该方法以同时减少开关频率和误差电流为目标,采用在复平面上进行控制的方法,通过判断误差电流矢量幅值的大小运用双滞环控制方案对开关频率进行优化,能够在满足输出电流误差要求的前提下有效减小开关频率,并采用脉宽调制技术,实现对指令电流进行精确跟踪。结果表明该方案实时性高、鲁棒性强、具有良好的谐波补偿性能。完成了对本文所提出算法的仿真验证,证明了本文所提出算法的可行性,并完成了系统的硬件与软件设计。
[Abstract]:With the rapid development of modern society and the increasing demand of people's living consumption level, the electric field and electricity consumption are increasing in social life, and the electric power industry is also developing rapidly. The problem of power quality is getting more and more attention, especially in industrial production, so the performance compensation of filter equipment is made. In the existing harmonic filtering and reactive power equipment, the active filter (Active Power Filter, APF) is better than the passive filter to eliminate the harmonic and compensate the reactive power, so APF has developed rapidly. The two level APF can not be used in high-voltage and large capacity situations, while three level APF can apply low voltage level switching devices to high voltage and large capacity situations, and under the same requirement, the frequency of the two level APF switch is lower, the conduction voltage is reduced, and the switching loss is small. This paper is based on the diode clamp type three level APF. A new control algorithm is proposed. The results of this paper have a certain degree of improvement on the compensation effect and performance of the three level APF. When the main circuit structure of the diode clamped three level inverter structure is determined, the factors such as efficiency, cost and load are taken into consideration. The working principle of the three level APF is studied in this paper. The system is designed and the mathematical model of the three level APF is completed. In order to overcome the problem that the frequency fluctuation of the traditional APF switch and the current tracking effect is poor, a current tracking method with double hysteresis space vector control is proposed, and the method is applied to the three level APF. method to reduce the switching frequency and the error current simultaneously. The method of control in the complex plane is used to optimize the switching frequency by using the double hysteresis loop control scheme by judging the magnitude of the error current vector. It can effectively reduce the switching frequency under the requirement of the output current error, and use the pulse width modulation technology to realize the accurate tracking of the instruction current. The case has high real-time performance, strong robustness and good harmonic compensation performance. The simulation verification of the proposed algorithm is completed. The feasibility of the proposed algorithm is proved, and the hardware and software design of the system is completed.
【学位授予单位】:天津理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM761
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,本文编号:1820807
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