有源电力滤波器控制策略的研究与实现

发布时间：2017-08-17 07:24

  本文关键词：有源电力滤波器控制策略的研究与实现

  更多相关文章： 谐波抑制 有源电力滤波器 FFT算法 不定频滞环SVPWM算法

【摘要】：随着各种非线性负载在电力系统中的广泛应用,其产生的谐波对电力系统造成的污染日益严重。谐波污染的危害巨大。它造成电能生产、传输和利用的效率低下,而且使电气设备过热,产生振动和噪声,加速其绝缘老化,使用寿命缩短,严重时将会造成用电设备故障或烧毁。因此,电力谐波治理已成为电力工业领域的关键问题。有源电力滤波器作为一种有效治理谐波与补偿无功的电力电子装置,以其所具备的日益广泛的应用前景和良好的经济效益,目前已经成为电能质量领域内的一个新的热点。本文以并联型有源电力滤波器为基础,对其关键技术问题进行了较为深入的研究,提出了一种新型控制策略,提高了检测谐波的精度,达到了较为良好的补偿效果。本文首先介绍了谐波的基本概念、产生及其危害,分析了谐波抑制主要措施的优缺点,明确阐述了有源电力滤波器在谐波治理方面具有不可比拟的优势。其次,针对目前工业应用最为广泛的并联型有源电力滤波器,从谐波信号检测、补偿电流跟踪和直流侧电压稳定控制这些方面进行了进一步研究。文中在比较了多种控制方法的基础上,确定采用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,简称FFT)算法检测谐波电流,采用不定频滞环空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,简称SVPWM)算法跟踪补偿电流,同时对直流侧电压进行闭环控制,从而有效提高了有源电力滤波器的谐波抑制性能。然后文中基于Matlab/Simulink平台,针对上述各项控制技术及策略进行了大量的仿真实验。所有仿真结果充分表明,基于本文控制策略的有源电力滤波器谐波抑制效果明显,可以实现对电网谐波的较好补偿。最后,在上述理论分析和仿真实验的基础上,本课题搭建了一台有源电力滤波器实验样机,完成了系统运行的控制软件设计。并基于该样机,完成了有源电力滤波器的功能测试和并网实验。文中所述实验结果充分验证了本文提出的控制策略及控制软件设计方案的正确性和实用性,为相关课题的后续研究工作奠定了良好的技术基础。
【关键词】：谐波抑制 有源电力滤波器 FFT算法 不定频滞环SVPWM算法
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM761
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 引言10
• 1.2 电力系统谐波10-14
• 1.2.1 电力系统谐波的产生及危害10-12
• 1.2.2 电力系统谐波标准12-13
• 1.2.3 电力系统谐波抑制措施的研究13-14
• 1.3 有源电力滤波器14-20
• 1.3.1 关键技术的研究现状14-18
• 1.3.1.1 谐波检测技术的研究现状15-16
• 1.3.1.2 补偿电流跟踪技术的研究现状16-18
• 1.3.2 有源电力滤波器分类及其拓扑结构18-20
• 1.3.2.1 基于直流侧储能元件的分类及其拓扑结构18-19
• 1.3.2.2 基于接入电网方式的分类及其拓扑结构19-20
• 1.4 课题研究内容及意义20-21
• 1.5 本章小结21-22
• 第2章 有源电力滤波器控制技术的研究与分析22-36
• 2.1 引言22
• 2.2 有源电力滤波器的基本思路22-23
• 2.3 基于FFT的谐波检测方法23-27
• 2.4 基于不定频滞环SVPWM的补偿电流跟踪方法27-32
• 2.4.1 V~*和?I区域的划分29
• 2.4.2 控制规则及V_k的选择29-30
• 2.4.3 V~*、?I区域判断及Vk的逻辑选择30-32
• 2.5 直流侧电压控制方法分析32-34
• 2.5.1 直流侧电容电压的确定32-33
• 2.5.2 直流侧PI环控制33-34
• 2.6 有源电力滤波器控制策略34-35
• 2.7 本章小结35-36
• 第3章 控制策略仿真及结果分析36-48
• 3.1 引言36
• 3.2 并联型有源电力滤波器的系统仿真模型建立36-41
• 3.3 仿真实验及结果分析41-46
• 3.3.1 谐波检测方法仿真实验41-44
• 3.3.2 补偿电流跟踪方法仿真实验44
• 3.3.3 直流侧电压控制方法仿真实验44-45
• 3.3.4 有源电力滤波器并网仿真实验45-46
• 3.4 本章小结46-48
• 第4章 系统实验平台简述48-58
• 4.1 引言48
• 4.2 实验平台的功能需求48
• 4.3 系统实验平台的设计与实现48-56
• 4.3.1 信号采集模块51-54
• 4.3.2 控制模块54
• 4.3.3 驱动模块及PWM变流器54-55
• 4.3.4 充电电路及装置断路器55-56
• 4.4 本章小结56-58
• 第5章 控制系统软件设计与实现58-66
• 5.1 引言58
• 5.2 控制器软件的功能简述58-59
• 5.3 系统控制软件的设计与实现59-64
• 5.3.1 系统控制的时序设计与实现59-60
• 5.3.2 谐波检测算法软件的设计与实现60-62
• 5.3.3 补偿电流算法软件的设计与实现62-64
• 5.4 本章小结64-66
• 第6章 系统样机实验及结果分析66-76
• 6.1 引言66
• 6.2 系统实验方案简述66-67
• 6.3 谐波检测技术实验及其结果分析67-68
• 6.4 补偿电流跟踪技术实验及其结果分析68-69
• 6.5 有源电力滤波器低压并网实验69-71
• 6.6 有源电力滤波器直接并网实验71-74
• 6.7 本章小结74-76
• 结论76-78
• 参考目录78-82
• 攻读学位期间发表的学术论文82-84
• 致谢84

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本文编号：687759