三相四线制三电平电能质量综合治理装置研究
发布时间：2021-09-06 22:12
目前,连接到电力系统的非线性负荷（包括电力电子变换器）越来越多,这些非线性负载给电力系统带来谐波和无功电流。由于我国民用三相四线制供电体系及用电负荷的特殊性,其电能质量问题往往是多因素并存,且相互影响,在电能质量治理时也需要多措并举。常规三电平电能质量治理装置的控制策略和检测算法大都是基于三相电源电压对称和二极管钳位三电平拓扑中点电位平衡的基础进行设计的,但在实际应用中电源电压可能会不平衡或受非线性负载的影响发生畸变,电压频率也可能发生偏移和跳变,中点电位也会因为零序电流导致偏移,这些问题都造成传统的电能质量综合治理装置在三相四线制电力系统中的实际治理效果不尽理想。本文针对三相四线制配电系统中的电能质量综合治理装置开展研究,主要工作和创新点如下:1)为了克服传统三相三线制谐波检测算法在三相四线制中应用的局限性,提出了一种基于主从卡尔曼滤波锁相环的自适应神经网络谐波检测算法,用以完整而精确地测量系统中的谐波电流和其他非基波正序分量。该方法先用主从无迹卡尔曼滤波器求出精确的电源电压频率和相位,然后再用自适应神经网络法检测三相四线制电网系统中的非基波正序电流,并计算生成参考补偿电流。2)针对...
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１广义积分器的频率响应??Ｆｉｇ．２－１?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｒｅｓｐｏｎｓｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＳＯＧＩ??
三相四线制电能质量综合治理装置研宄??频率响应如图２－１所示。这表明ＳＯＧＩ在频率为５０Ｈｚ和－５０Ｈｚ时具有无限增??益。通过使用负反馈环节，二阶广义积分器可用于跟踪输入信号，再现输入信??号以及幅度相同但滞后９０度的信号。?．??二阶广义积分正交信号发生器（ＳＯＧＩＱＳＧ）的原理图如图２－２所示。??咖?ｎ?￣Ｉ?：?：?！?￣Ｉ?：?｜?ｉ?Ｉ?Ｉ?：?：?Ｉ?￣Ｉ?！?｜?Ｉ?Ｉ?Ｉ?；?Ｉ?￣ｉ?Ｉ?Ｉ?￣＾?ｌｉｉｌ?！?ＴＴ￣｜?￣！Ｔ１?Ｉ?Ｉ?￣ｉ?Ｍｉｌｌ．??５０?－?－?ｉ??ｉ??（ｄｂ＞??〇ｈ?Ｉ?１??：？?！＼??／?？?：?＼??／Ｖ?＼??－５０?ｒ?Ｚ，’?、?????一＂?、、＇、?？＇??＿ＪＱＱ?．１１：＇！?Ｉ?：?ｉ?ｊ?Ｉ?Ｉ?Ｍ?Ｉ?Ｉ?ｊ?＇?Ｉ?Ｉ?＇?：?Ｉ?：??ＩＩ?；?Ｉ?Ｉ?：?；?Ｉ??Ｉ??－?Ｉ?Ｉ?ｉ?ｉ?Ｉ?Ｉ?：?Ｉ?！?Ｍ?Ｉ?．??０??图２－１广义积分器的频率响应??Ｆｉｇ．２－１?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｒｅｓｐｏｎｓｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＳＯＧＩ??ｊｃ（ｓ）?￣￣?？?ｙ?—〇?？“ｓ）??ｙｄ（ｓ＞（?１??ｙ?？？?＜＾〇???图２－２二阶广义积分器原理图??Ｆｉｇ．２－２?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ＳＯＧＩ－ＱＳＧ??ＳＯＧＩ的这种结构接收一个正弦输入信号，输出另外两个正弦信号。其中一??个输出是输入的基频正弦分量；另一个也是输入的基频正弦分量，但其相位相??较于输入延迟了四分之一周期。输出信号的传递函数分别为：??（２．６）??
可以假设协方差矩阵Ｑｋ和Ｒｋ是对角矩阵［６７］，然后，可以将噪声协方差??的估计简化为对角元素。??本文所提出的自适应频率估计方案如图２－３所示，它由两个ＵＫＦ滤波器组??成。在每个时间步长中，主ＵＫＦ使用由从属ＵＫＦ获得的噪声协方差来估计状??态，而从属ＵＫＦ利用主ＵＫＦ生成的更新值来估计噪声协方差。??！?ｆ?初始化ｒ〇．?Ｐ＊．?Ｐ〇，?ｙｌ?！??｜?；－：ｒ．?Ａ－??＞?｜?｜?Ｖ???）??Ｉ?ｒ＊－ｉ?｜?！?＾?ｊ??｜?［状态預ａ均值和方差ｊ?ｊ?＾?＝ｒ?Ｊ?［状态預测均值和方ｇ］?ｊ??！?／?计韓?计算?ｉ甩ｓ?］?ｊ??ｆｃｌ＝ｙｉ??Ｌ＿＿－－－－－－ｉ??」＞？＊ｆ?Ｌ＿—１－．??—－」??从ＵＫＦ?Ｉ?ｒｉ?ｉｘｔ?主卿??主从卡尔曼滤波原理框图??图２－３自适应频率估计方案??Ｆｉｇ．２－３?Ａｄａｐｔｉｖｅ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ?ｓｃｈｅｍｅ??主ＵＫＦ的流程为：??１）根据状态预测均值Ｌ和方差构造２ｎ＋ｌ个Ｓｉｇｍａ点，在此取ｎ＝２，??则??２９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于插值H∞扩展卡尔曼滤波的发电机动态状态估计[J]. 艾蔓桐,孙永辉,王义,卫志农,孙国强. 中国电机工程学报. 2018(19)
[2]用于电力系统动态状态估计的改进鲁棒无迹卡尔曼滤波算法[J]. 曲正伟,董一兵,王云静,陈亮. 电力系统自动化. 2018(10)
[3]一种基于卡尔曼滤波的电能质量扰动检测新方法[J]. 聂晓华. 中国电机工程学报. 2017(22)
[4]同步旋转非正交坐标系下五电平SVPWM算法[J]. 胡叶民. 电测与仪表. 2016(03)
[5]基于复合控制的改进型级联STATCOM控制策略[J]. 赵学华,史丽萍,陈丽兵. 电力系统保护与控制. 2015(17)
[6]基于FCS-MPC的电压跟踪调制方法[J]. 吴德会,李钷. 电力自动化设备. 2015(03)
[7]一种基于增量式卡尔曼滤波器的PMSM转速滤波算法[J]. 肖曦,王伟华,吕志鹏. 电机与控制学报. 2014(10)
[8]基于PMU/SCADA混合量测的电力系统求积分卡尔曼滤波的状态估计[J]. 闫丽梅,崔佳,徐建军,谢一冰,祝玉松,黄雨晴. 电机与控制学报. 2014(06)
[9]基于容积卡尔曼滤波的发电机动态状态估计[J]. 陈亮,毕天姝,李劲松,薛安成,李强,杨奇逊. 中国电机工程学报. 2014(16)
[10]基于卡尔曼滤波的风速序列短期预测方法[J]. 修春波,任晓,李艳晴,刘明凤. 电工技术学报. 2014(02)
博士论文
[1]基于重复学习Boost变换控制的链式STATCOM的研究[D]. 王宏英.武汉大学 2012
[2]三相四线制三电平三桥臂APF关键技术及其控制研究[D]. 唐健.华中科技大学 2010
[3]非正交坐标系SVPWM理论分析与混合型APF应用研究[D]. 刘昊.华北电力大学（北京） 2005
硕士论文
[1]基于DSP和C/S架构的电能质量监测系统研究[D]. 胡雪莹.河北农业大学 2014
[2]配电网静止同步补偿器补偿电网不平衡的控制策略研究[D]. 毛彦辉.北京交通大学 2014
[3]基于小波变换特征优化对电能扰动分类的影响[D]. 王宇斌.华东理工大学 2013
[4]电能质量监测系统的规划研究[D]. 张军如.华北电力大学 2013
[5]基于HHT和SVM的暂态电能质量扰动检测及分类[D]. 李长贵.重庆大学 2012
[6]基于无谐波检测的三相四线制三电平APF控制研究[D]. 王孟哲.华中科技大学 2012
[7]智能化电能质量综合评估方法分析与比较研究[D]. 刘颖英.华北电力大学（北京） 2007
[8]无功功率的测量与多功能电能表数据管理[D]. 刘华.河海大学 2004
本文编号：3388269
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１广义积分器的频率响应??Ｆｉｇ．２－１?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｒｅｓｐｏｎｓｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＳＯＧＩ??
三相四线制电能质量综合治理装置研宄??频率响应如图２－１所示。这表明ＳＯＧＩ在频率为５０Ｈｚ和－５０Ｈｚ时具有无限增??益。通过使用负反馈环节，二阶广义积分器可用于跟踪输入信号，再现输入信??号以及幅度相同但滞后９０度的信号。?．??二阶广义积分正交信号发生器（ＳＯＧＩＱＳＧ）的原理图如图２－２所示。??咖?ｎ?￣Ｉ?：?：?！?￣Ｉ?：?｜?ｉ?Ｉ?Ｉ?：?：?Ｉ?￣Ｉ?！?｜?Ｉ?Ｉ?Ｉ?；?Ｉ?￣ｉ?Ｉ?Ｉ?￣＾?ｌｉｉｌ?！?ＴＴ￣｜?￣！Ｔ１?Ｉ?Ｉ?￣ｉ?Ｍｉｌｌ．??５０?－?－?ｉ??ｉ??（ｄｂ＞??〇ｈ?Ｉ?１??：？?！＼??／?？?：?＼??／Ｖ?＼??－５０?ｒ?Ｚ，’?、?????一＂?、、＇、?？＇??＿ＪＱＱ?．１１：＇！?Ｉ?：?ｉ?ｊ?Ｉ?Ｉ?Ｍ?Ｉ?Ｉ?ｊ?＇?Ｉ?Ｉ?＇?：?Ｉ?：??ＩＩ?；?Ｉ?Ｉ?：?；?Ｉ??Ｉ??－?Ｉ?Ｉ?ｉ?ｉ?Ｉ?Ｉ?：?Ｉ?！?Ｍ?Ｉ?．??０??图２－１广义积分器的频率响应??Ｆｉｇ．２－１?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｒｅｓｐｏｎｓｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＳＯＧＩ??ｊｃ（ｓ）?￣￣?？?ｙ?—〇?？“ｓ）??ｙｄ（ｓ＞（?１??ｙ?？？?＜＾〇???图２－２二阶广义积分器原理图??Ｆｉｇ．２－２?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ＳＯＧＩ－ＱＳＧ??ＳＯＧＩ的这种结构接收一个正弦输入信号，输出另外两个正弦信号。其中一??个输出是输入的基频正弦分量；另一个也是输入的基频正弦分量，但其相位相??较于输入延迟了四分之一周期。输出信号的传递函数分别为：??（２．６）??
可以假设协方差矩阵Ｑｋ和Ｒｋ是对角矩阵［６７］，然后，可以将噪声协方差??的估计简化为对角元素。??本文所提出的自适应频率估计方案如图２－３所示，它由两个ＵＫＦ滤波器组??成。在每个时间步长中，主ＵＫＦ使用由从属ＵＫＦ获得的噪声协方差来估计状??态，而从属ＵＫＦ利用主ＵＫＦ生成的更新值来估计噪声协方差。??！?ｆ?初始化ｒ〇．?Ｐ＊．?Ｐ〇，?ｙｌ?！??｜?；－：ｒ．?Ａ－??＞?｜?｜?Ｖ???）??Ｉ?ｒ＊－ｉ?｜?！?＾?ｊ??｜?［状态預ａ均值和方差ｊ?ｊ?＾?＝ｒ?Ｊ?［状态預测均值和方ｇ］?ｊ??！?／?计韓?计算?ｉ甩ｓ?］?ｊ??ｆｃｌ＝ｙｉ??Ｌ＿＿－－－－－－ｉ??」＞？＊ｆ?Ｌ＿—１－．??—－」??从ＵＫＦ?Ｉ?ｒｉ?ｉｘｔ?主卿??主从卡尔曼滤波原理框图??图２－３自适应频率估计方案??Ｆｉｇ．２－３?Ａｄａｐｔｉｖｅ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ?ｓｃｈｅｍｅ??主ＵＫＦ的流程为：??１）根据状态预测均值Ｌ和方差构造２ｎ＋ｌ个Ｓｉｇｍａ点，在此取ｎ＝２，??则??２９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于插值H∞扩展卡尔曼滤波的发电机动态状态估计[J]. 艾蔓桐,孙永辉,王义,卫志农,孙国强. 中国电机工程学报. 2018(19)
[2]用于电力系统动态状态估计的改进鲁棒无迹卡尔曼滤波算法[J]. 曲正伟,董一兵,王云静,陈亮. 电力系统自动化. 2018(10)
[3]一种基于卡尔曼滤波的电能质量扰动检测新方法[J]. 聂晓华. 中国电机工程学报. 2017(22)
[4]同步旋转非正交坐标系下五电平SVPWM算法[J]. 胡叶民. 电测与仪表. 2016(03)
[5]基于复合控制的改进型级联STATCOM控制策略[J]. 赵学华,史丽萍,陈丽兵. 电力系统保护与控制. 2015(17)
[6]基于FCS-MPC的电压跟踪调制方法[J]. 吴德会,李钷. 电力自动化设备. 2015(03)
[7]一种基于增量式卡尔曼滤波器的PMSM转速滤波算法[J]. 肖曦,王伟华,吕志鹏. 电机与控制学报. 2014(10)
[8]基于PMU/SCADA混合量测的电力系统求积分卡尔曼滤波的状态估计[J]. 闫丽梅,崔佳,徐建军,谢一冰,祝玉松,黄雨晴. 电机与控制学报. 2014(06)
[9]基于容积卡尔曼滤波的发电机动态状态估计[J]. 陈亮,毕天姝,李劲松,薛安成,李强,杨奇逊. 中国电机工程学报. 2014(16)
[10]基于卡尔曼滤波的风速序列短期预测方法[J]. 修春波,任晓,李艳晴,刘明凤. 电工技术学报. 2014(02)
博士论文
[1]基于重复学习Boost变换控制的链式STATCOM的研究[D]. 王宏英.武汉大学 2012
[2]三相四线制三电平三桥臂APF关键技术及其控制研究[D]. 唐健.华中科技大学 2010
[3]非正交坐标系SVPWM理论分析与混合型APF应用研究[D]. 刘昊.华北电力大学（北京） 2005
硕士论文
[1]基于DSP和C/S架构的电能质量监测系统研究[D]. 胡雪莹.河北农业大学 2014
[2]配电网静止同步补偿器补偿电网不平衡的控制策略研究[D]. 毛彦辉.北京交通大学 2014
[3]基于小波变换特征优化对电能扰动分类的影响[D]. 王宇斌.华东理工大学 2013
[4]电能质量监测系统的规划研究[D]. 张军如.华北电力大学 2013
[5]基于HHT和SVM的暂态电能质量扰动检测及分类[D]. 李长贵.重庆大学 2012
[6]基于无谐波检测的三相四线制三电平APF控制研究[D]. 王孟哲.华中科技大学 2012
[7]智能化电能质量综合评估方法分析与比较研究[D]. 刘颖英.华北电力大学（北京） 2007
[8]无功功率的测量与多功能电能表数据管理[D]. 刘华.河海大学 2004
本文编号：3388269
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