基于无差拍控制的三电平APF系统及其参数辨识的研究

发布时间：2017-09-12 19:50

  本文关键词：基于无差拍控制的三电平APF系统及其参数辨识的研究

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【摘要】：作为典型非线性负载的电力电子装置已普及应用在各个领域,但也会造成电网的谐波污染,使电能质量下降,给相关用电领域带来诸多不便的影响。有源电力滤波器(active power filter,APF)作为一种可以动态跟踪补偿谐波的滤波装置,在对电能质量高要求的场合必不可少。大功率、动态跟踪补偿性能好、高滤波精度可长期保持的性能问题是APF当下研究热点,据此,本文以二极管钳位式三电平拓扑结构的APF为研究对象,对高动态性能、可长期保持高精度滤波效果的三电平APF系统进行研究。本文研究的主要内容如下:1、介绍了课题背景及意义、国内外相关研究现状,引出APF的研究热点方向,从而对本文的研究工作得以确认。2、阐述了三电平APF的工作原理及确认以瞬时无功谐波提取法作为本系统的谐波检测方案。采用移动窗积分算法实现有功及无功电流的直流分量提取,通过仿真验证了基于移动窗积分算法低通的瞬时无功谐波检测拥有快速的动态响应,谐波电流提取低延迟可为高性能的APF系统方案奠定基础。3、分析了三电平APF的数学模型后,对载波PWM和空间矢量PWM两种调控方案进行了分析,并介绍了基于电荷平衡原理的三电平APF直流侧中点电位的平衡控制。4、在三电平APF数学模型分析基础上,阐明无差拍的补偿电流跟踪控制原理,并提出将等距结点的牛顿后差插值预测的重复校正方案用于无差拍控制系统,可实现系统瞬态情形下指令电流的预测。通过仿真对比,验证了本系统无差拍控制方案的优越性:在系统启动及负载突变情况下向稳态过渡的速度较快;无差拍的PWM调控方式可使系统具有更高的滤波精度。5、提出采用限定记忆的递推最小二乘法实现三电平APF交流侧阻感参数的在线辨识,可完全消除普通递推最小二乘的数据饱和现象。仿真验证了提出的APF交流侧阻感在线辨识方案的优越性:慢性时变参数情形下具有辨识优势;对因老化而发生漂移的阻感参数进行在线辨识修正,可保证APF滤波高精度长期有效。6、对MC56F8345 DSP为核心的三电平APF系统的硬件与软件设计主要部分进行了解析,在搭建的三电平APF样机上作了系统的调试,对基于移动窗积分低通的瞬时无功检测法及无差拍电流跟踪控制进行了实验结果分析。
【关键词】：有源电力滤波器 三电平 移动窗积分 无差拍 参数辨识
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM761.12
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 引言8-17
• 1.1 课题研究背景及意义8-12
• 1.1.1 产生谐波的主要原因8-9
• 1.1.2 谐波的主要危害9-10
• 1.1.3 谐波的抑制措施10-12
• 1.2 有源电力滤波器国内外发展状况与热点研究方向12-15
• 1.2.1 有源电力滤波器国内外发展状况12-13
• 1.2.2 有源电力滤波器热点研究方向13-15
• 1.3 本文主要研究内容15-17
• 第2章 三电平APF原理及谐波电流检测研究17-28
• 2.1 有源电力滤波器分类17-18
• 2.2 三电平APF的工作原理分析18-19
• 2.3 谐波电流检测方法19-23
• 2.3.1 常用谐波检测方案19-20
• 2.3.2 基于瞬时无功功率理论的谐波检测法20-22
• 2.3.3 移动窗积分算法实现低通滤波22-23
• 2.4 仿真结果与分析23-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 三电平有源电力滤波器的PWM调控方法28-43
• 3.1 三电平APF数学模型28-30
• 3.2 三电平APF的PWM调控策略30-39
• 3.2.1 载波PWM调控技术30-31
• 3.2.2 空间矢量PWM调控技术31-36
• 3.2.3 三电平APF直流中点电位偏移的抑制36-39
• 3.3 仿真结果及分析39-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 三电平有源电力滤波器无差拍控制研究43-57
• 4.1 三电平APF无差拍控制原理分析43-45
• 4.2 指令电流重复校正预测控制45-50
• 4.2.1 稳态模式指令电流重复校正预测控制45-47
• 4.2.2 瞬态模式指令电流重复校正预测控制47-50
• 4.3 仿真结果与分析50-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第5章 三电平APF交流侧阻感参数在线辨识研究57-68
• 5.1 普通最小二乘离线辨识57-58
• 5.2 递推最小二乘在线辨识58-59
• 5.3 基于限定记忆的递推最小二乘在线辨识59-61
• 5.4 三电平APF交流侧阻感参数辨识模型的建立61-62
• 5.5 仿真结果及分析62-67
• 5.6 本章小结67-68
• 第6章 三电平有源电力滤波器系统的实验68-81
• 6.1 三电平APF系统的硬件设计68-71
• 6.1.1 MC56F8345 DSP的简介68-69
• 6.1.2 以MC56F8345为核心的APF整体硬件设计及控制实现69-70
• 6.1.3 驱动电路的设计70-71
• 6.2 三电平APF系统的软件设计71-74
• 6.2.1 主程序的设计71-72
• 6.2.2 中断服务子程序的设计72-74
• 6.3 三电平APF系统的实验调试74-80
• 6.3.1 系统实验平台74-76
• 6.3.2 实验结果分析76-80
• 6.4 本章小结80-81
• 第7章 全文总结与展望81-83
• 7.1 全文总结81-82
• 7.2 展望82-83
• 参考文献83-87
• 致谢87-88
• 附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文88

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本文编号：839208