非线性不平衡负载下四桥臂有源电力滤波器的控制与实验研究

发布时间：2017-04-15 08:45

  本文关键词：非线性不平衡负载下四桥臂有源电力滤波器的控制与实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着用电负荷的快速增加,越来越多的非线性不平衡负载出现在三相四线制系统中,这会给系统带来谐波污染、无功不足及三相不平衡等各种电能质量问题,在系统中并联一个四桥臂有源电力滤波器,可以有效解决这些电能质量问题。本文以四桥臂拓扑结构为研究对象,对其控制方案进行分析、研究与实验测试。谐波电流检测环节是其中一个十分重要的环节,该环节算法的检测效果和延时时间直接关系着四桥臂有源电力滤波器的补偿效果。为此,本文提出了一种基于广义积分器的谐波电流检测算法,该算法运算简单、延时时间小,而且无需再设计复杂的锁相环算法,从而提高了谐波电流的检测效率。仿真分析和实验测试结果表明:本文所提出的谐波电流检测算法检测出来的三相基波正序有功电流的谐波畸变率在2.0%以下,而且还具有较小的检测延时(15ms)。在四桥臂有源电力滤波器的电流环控制部分,考虑电网频率波动的影响,电流环采用基于静止坐标系的改进PR控制器,相比于传统的基于dq0坐标系的PR控制器,其结构更加简单,而且还能够适应电网频率波动;电压环则采用经典的'控制器,另外本文还给出了详细的电流环和电压环参数设计过程。最后,仿真分析和实验测试结果表明:本文所设计的四桥臂有源电力滤波器的控制策略可以将三相电源电流的谐波畸变率和负载电流不平衡度均降到5%以下,系统功率因数也提高到0.95以上。另外,在负载突变时该算法还具有较快的动态响应速度,响应时间小于20ms。最后,在实验室搭建四桥臂有源电力滤波器的硬件实验平台,并进行相关参数设计和元器件选择;利用数字信号处理器TMS320F28335作为控制芯片,编写四桥臂有源电力滤波器的控制程序进行实验测试。实验测试结果证明:本文所设计的四桥臂有源电力滤波器不仅对三相四线制系统中的谐波污染、无功不足及三相负载不平衡等各种电能质量问题具有较好的治理效果,而且在负载突变时还具有较快的动态响应速度。
【关键词】：四桥臂有源电力滤波器 广义积分器 改进PR控制器 动态响应速度
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM761
【目录】：

• 摘要3-4
• abstract4-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 课题背景及研究意义8-10
• 1.1.1 谐波和无功的危害8-9
• 1.1.2 电能质量评价指标9-10
• 1.2 国内外研究现状10-16
• 1.2.1 谐波电流检测环节11-12
• 1.2.2 补偿电流控制环节12-16
• 1.3 本文主要研究工作16-18
• 2 谐波电流检测算法18-36
• 2.1 ip-iq谐波电流检测算法18-22
• 2.2 FBD谐波电流检测算法22-25
• 2.3 基于广义积分器的谐波电流检测算法25-30
• 2.3.1 广义积分器的选频特性25-27
• 2.3.2 基于广义积分器的基波正序分量提取结构27-29
• 2.3.3 基于广义积分器的谐波电流检测算法29-30
• 2.4 仿真分析30-33
• 2.5 离散化方法33-34
• 2.6 本章小结34-36
• 3 四桥臂有源电力滤波器的双环控制策略36-50
• 3.1 四桥臂有源电力滤波器的数学四桥臂有源电力滤波器的数学模型模型36-37
• 3.2 电流环控制策略37-45
• 3.2.1 改进PR控制器的提出37-42
• 3.2.2 控制器参数设置42-45
• 3.3 电压环控制策略45-48
• 3.4 本章小结48-50
• 4 系统仿真分析与验证50-66
• 4.1 电流环的仿真分析50-63
• 4.2 电压环的仿真分析63-64
• 4.3 本章小结64-66
• 5 实验设计与测试66-80
• 5.1 主电路参数设计67-70
• 5.1.1 直流侧母线电容的设计67-68
• 5.1.2 交流侧滤波电感设计68-70
• 5.2 控制系统软件设计70-73
• 5.3 实验测试与分析73-78
• 5.3.1 负载稳定时的实验测试74-77
• 5.3.2 负载突变时的实验测试77-78
• 5.4 本章小结78-80
• 6 总结与展望80-82
• 6.1 研究内容总结80
• 6.2 后续工作展望80-82
• 致谢82-84
• 参考文献84-87

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本文编号：308019