应用于微电网的三电平有源电力滤波器的研究

发布时间：2017-04-13 17:22

  本文关键词：应用于微电网的三电平有源电力滤波器的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着微电网成功实现与大电网的并网互联,其系统结构和负荷的结构类型也日益复杂,微电网中数量众多的变流器频繁的并网切除和负荷的快速变化,系统的电能质量问题越来越多的引起了人们的关注。为了更好地解决微电网中存在的谐波问题,实现可再生能源的应用并不断提高新能源的有效利用率,本文在介绍国内外微网的定义和发展状况的基础上,分析了微电网电能质量存在的问题,设计了应用于微电网的三电平有源电力滤波器,研究了具有针对性的基于希尔伯特-黄变换的HHT谐波检测法,对三电平有源电力滤波器的调制算法进行了研究,并基于改善的调制算法研究了针对三电平中点电位平衡的调制算法,以解决其存在的中点电位平衡问题。通过仿真和实验验证本文所研究的谐波检测算法和控制策略。首先,对三电平有源电力滤波器的拓扑结构进行了比较和分析,确定了二极管箝位型拓扑结构作为本文研究的基础,然后对其进行数学建模与原理分析,完成了功率电路关键参数的设计。其次,对应用于微电网的三电平有源电力滤波器的谐波检测算法进行了对比研究,针对微电网谐波的特殊性,研究了基于希尔伯特-黄变换的谐波检测算法,并根据微电网谐波的变化情况,将该算法与瞬时无功功率检测法相结合作为三电平有源电力滤波器的谐波检测算法。随后,对三电平有源电力滤波器的调制算法进行了研究,首先分析了传统三电平SVPWM调制算法的原理和存在的问题,在此基础上提出了一种简化的SVPWM调制算法,通过调整该调制算法,从而实现了三电平有源电力滤波器的中点电位平衡。最后,在Simulink中搭建三电平有源电力滤波器模型以及对微网的仿真模型进行了介绍,对系统各个模块进行了介绍和仿真验证,然后仿真分析了在负载突变的条件下本文所设计的滤波器的谐波补偿效果。然后对控制系统的硬件电路进行了设计,并搭建了三电平有源电力滤波器实验平台,经实验验证,本文所研究的检测和控制算法具有良好的效果。
【关键词】：三电平有源电力滤波器 微电网 希尔伯特-黄变换 SVPWM
【学位授予单位】：上海电机学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM761;TN713.8
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 微电网的发展与应用现状11-13
• 1.2 微电网的谐波问题13-16
• 1.3 谐波的危害16
• 1.4 论文的主要内容与章节安排16-18
• 第二章 三电平有源滤波器建模与主电路设计18-30
• 2.1 有源电力滤波器发展历程及其基本拓扑结构18-19
• 2.2 三电平有源滤波器主电路拓扑结构研究19-21
• 2.2.1 二极管箝位型结构的三电平APF拓扑结构19-20
• 2.2.2 电容箝位型结构的三电平APF拓扑结构20-21
• 2.3 三电平有源电力滤波器系统方案设计21-22
• 2.4 三电平有源电力滤波器的数学建模22-24
• 2.5 三电平有源滤波器主电路关键参数设计24-29
• 2.5.1 直流母线电压的确定24-25
• 2.5.2 直流母线电容的选取25-27
• 2.5.3 出线电抗的选值27-29
• 2.6 本章小结29-30
• 第三章 有源电力滤波器电流检测方法30-43
• 3.1 谐波电流检测技术综述30-31
• 3.2 瞬时无功理论31-35
• 3.2.1 瞬时无功理论概述31-32
• 3.2.2 i_d-i_q谐波检测方法32-35
• 3.3 希尔伯特-黄变换35-41
• 3.3.1 HHT变换主要内容36
• 3.3.2 HHT的主要特点36-38
• 3.3.3 经验模态分解(EMD)38-40
• 3.3.4 希尔伯特变换40-41
• 3.4 基于HHT的谐波检测算法的仿真分析41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第四章 三电平调制算法及中点平衡控制43-63
• 4.1 三电平逆变电路SVPWM调制算法43-50
• 4.2 基于g-h坐标系的NPC三电平APF的SVPWM调制方法50-54
• 4.2.1 g-h坐标系变换51
• 4.2.2 扇区的判断51-53
• 4.2.3 合成矢量的选取及作用时间的计算53-54
• 4.2.4 输出状态的确定54
• 4.3 基于g-h坐标系的中点电压平衡算法54-59
• 4.3.1 不同矢量对中点电压的影响55-56
• 4.3.2 能量流向和电容电压不平衡的关系56-57
• 4.3.3 电压平衡策略57-59
• 4.4 仿真建模分析59-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第五章 三电平有源电力滤波器仿真分析与实验63-81
• 5.1 三电平有源电力滤波器的仿真63-71
• 5.1.1 系统总体建模63-64
• 5.1.2 微电网的建模与仿真64-68
• 5.1.3 谐波电流检测模块的建模与仿真68-69
• 5.1.4 突变负载的仿真分析69-71
• 5.2 三电平有源电力滤波器的硬件设计和实验环境71-76
• 5.2.1 三电平有源电力滤波器的硬件设计72-74
• 5.2.2 三电平有源电力滤波器的实验环境74-76
• 5.3 三电平有源电力滤波器的实验分析76-80
• 5.3.1 分次补偿的实验76-78
• 5.3.2 全补偿实验78-80
• 5.4 本章小结80-81
• 第六章 结束语81-83
• 6.1 本文研究工作总结81
• 6.2 后续研究工作81-83
• 参考文献83-87
• 致谢87-88
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果88

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本文编号：304107