基于SVPWM控制的三电平并联型APF研究

发布时间：2017-05-26 12:22

  本文关键词：基于SVPWM控制的三电平并联型APF研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电力电子设备的普及给人类生产、生活带来便利的同时也加重了电网谐波污染,然而,迅速增加的各类自动化设备、电子设备等对电能质量的要求却越来越高,因此,若不加强治理,谐波污染日益严重的电网将无法满足用电设备对电能质量的要求。目前治理谐波污染的措施有很多,就低压及中小容量场合而言,三电平并联型APF因其具有补偿能力强、谐波成分少、直流侧电压利用率高等优点而被看好。但目前仍存在开关损耗偏高、直流侧电容中点电位波动影响补偿性能和可靠性等技术问题而影响其实际工程应用。本文以1字形三电平并联型APF为研究对象,着重研究了三电平并联型APF SVPWM调制技术的优化控制,针对三电平APF死区效应问题提出了一种基于电流区间判断的直接脉冲修正法。根据电路理论和工程实现要求估算了主电路参数范围,并通过Matlab仿真研究了主电路参数对其补偿特性的影响规律。具体内容如下:1)从介绍APF的研究现状和分类入手,明确三电平并联APF的适用场合、优缺点和有待解决的问题。2)介绍了三电平并联型APF的主电路拓扑、工作原理及数学模型,分析了直流侧电压、电容值及交流侧电感等参数与APF的输出电压的关系,为实验参数的设计和进一步优化控制研究奠定基础。3)对三电平并联型APF的谐波电流检测、电流跟踪控制、直流侧电压调节控制等环节分别进行了分析,明确各环节对APF工作性能的具体影响。4)根据SVPWM基本原理,依次分析和推导了三电平并联型APF的输出电压矢量分布、空间电压矢量的区间划分及判断步骤、基本电压矢量的作用时间、作用次序;针对中点电位失衡原因提出中点电位平衡控制方法;对三电平APF的死区效应进行分析,提出了减小死区效应的SVPWM优化控制方法。5)依据主电路参数设计原则,对主电路参数进行估算,确定了主电路参数范围;采用控制变量法仿真研究了主电路参数对APF补偿特性的影响规律,确定了实验参数。6)通过编程解决了d SPACE的DWO(Digital Wave Output)模块不能同步输出12路PWM波形的问题,搭建了基于d SPACE控制的三电平并联型APF实验平台。通过实验平台实现了对APF的精确控制,验证了硬件参数选择方法的正确性和优化后SVPWM优化控制方法的可行性。
【关键词】：三电平 并联型APF SVPWM 中点电位 死区效应 dSPACE
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM761
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景及意义10-12
• 1.1.1 谐波的产生与危害10-11
• 1.1.2 谐波的抑制11-12
• 1.2 有源电力滤波器的发展12-14
• 1.2.1 有源电力滤波器的国内外研究动态12-13
• 1.2.2 有源电力滤波器的分类13-14
• 1.3 本文主要研究内容14-16
• 第二章 三电平并联型APF的工作原理及数学模型16-24
• 2.1 三电平并联型APF的系统结构及原理概述16
• 2.2 三电平并联型APF的拓扑结构及工作原理16-21
• 2.2.1 三电平并联型APF主电路的拓扑分类17-19
• 2.2.2 三电平并联型APF主电路的工作原理19-21
• 2.3 三电平并联型APF的数学模型21-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 三电平并联型APF主要控制环节分析24-38
• 3.1 谐波电流检测24-30
• 3.1.1 瞬时无功功率理论基础24-27
• 3.1.2 基于瞬时无功功率理论的p-q谐波检测法27-29
• 3.1.3 基于瞬时无功功率理论的ip-iq谐波检测法29-30
• 3.2 电流跟踪控制30-32
• 3.2.1 直接电流控制法30-31
• 3.2.2 电压控制法31-32
• 3.3 直流侧电压调节控制32-36
• 3.3.1 直流电压的恒压控制32-33
• 3.3.2 中点电位调节控制33-36
• 3.4 本章小结36-38
• 第四章 三电平并联型APF的空间矢量推导与直流电容中点电位平衡38-58
• 4.1 空间矢量推导38-52
• 4.1.1 三电平APF输出电压空间矢量分布38-41
• 4.1.2 基于空间电压矢量的区间划分及判断41-46
• 4.1.3 基本电压矢量作用时间计算46-50
• 4.1.4 基本电压矢量的工作次序50-52
• 4.2 基于SVPWM调制的中点电位平衡控制52-57
• 4.2.1 中点电位失衡的主要原因及危害52
• 4.2.2 SVPWM调制中的基本矢量对中点电位的影响52-54
• 4.2.3 基于基本矢量作用时间修正的中点电位平衡控制法54-56
• 4.2.4 中点电位平衡控制的仿真56-57
• 4.3 本章小结57-58
• 第五章 三电平并联型APF的死区效应分析及其优化58-66
• 5.1 死区效应的产生及危害58-60
• 5.2 基于电流区间判断的死区效应削弱法60-64
• 5.3 死区效应补偿的仿真研究64-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第六章 三电平并联型APF的主电路参数对补偿特性影响的研究66-74
• 6.1 主电路参数设计原则66
• 6.2 主电路参数设计66-68
• 6.2.1 直流母线电压计算66-67
• 6.2.2 直流侧电容设计67
• 6.2.3 交流侧电感设计67-68
• 6.3 主电路参数对APF补偿特性的影响68-73
• 6.3.1 直流母线电压对APF补偿特性的影响68-70
• 6.3.2 直流侧电容对APF补偿特性的影响70-71
• 6.3.4 交流侧电感对APF补偿特性的影响71-73
• 6.4 本章小结73-74
• 第七章 三电平并联型APF的实验研究74-84
• 7.1 基于dSPACE的实验平台74-78
• 7.1.1 基于DS1006的dSPACE实验平台总体构成74-76
• 7.1.2 多路PWM信号输出模块的实现76-78
• 7.2 实验结果及分析78-82
• 7.2.1 不同控制模式下APF补偿效果对照79-81
• 7.2.2 两种不同控制模式下的PWM波形对照81-82
• 7.2.3 实验结论82
• 7.3 本章小结82-84
• 全文总结84-86
• 参考文献86-90
• 致谢90-91
• 作者硕士期间研究成果91

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本文编号：396833