LCL型有源电力滤波器的控制技术研究

发布时间：2017-10-03 20:21

  本文关键词：LCL型有源电力滤波器的控制技术研究

  更多相关文章： 有源电力滤波器 LCL滤波器 数字控制 重复控制 分数延时 稳定性分析

【摘要】：有源阻尼和补偿电流控制是LCL型有源电力滤波器的两个关键技术,解决好这两个问题可有效提高有源电力滤波系统的稳定性和补偿精度。本文对LCL型有源电力滤波器的有源阻尼和补偿电流控制技术进行研究,主要进展如下:1、在分析三相有源电力滤波器系统工作原理和数字控制延时产生机理的基础上,根据有源电力滤波器拓扑建立其数学模型,为有源电力滤波器系统的稳定性分析打下基础。2、研究存在延时情况下,不同谐振频率的LCL型滤波器的稳定性问题。针对以逆变侧电流为被控量、以电容电压微分为有源阻尼的控制系统,分析了阻尼延时对系统谐振频率及稳定性的影响,指出阻尼项延时会改变系统的谐振频率,且当阻尼为正反馈时开环系统可避免出现不稳定极点,有利于系统稳定,降低控制器的设计难度。由于电容电压微分有源阻尼反馈的微分环节无法在数字系统中直接实现,只能通过近似法等效,对此本文采用了超前-滞后网络近似等效阻尼反馈的微分环节,并比较了网络函数在不同离散方法下的频率特性。3、研究重复控制与PI控制相结合的复合控制结构的稳定性,根据三相六脉波整流器产生6k±1次谐波的特点,对重复控制内核进行了改进,并综合分析了改进系统的性能。由于改进重复控制内核存在非整数延时环节,无法直接在数字控制器中实现,对此本文设计了IIR全通数字滤波器来逼近所需分数延时的特性,提高系统在固定电网频率和波动电网频率下的稳态跟踪性能。4、在Matlab/Simulink仿真平台上搭建了改进系统的仿真模型,验证不同阻尼反馈系数对系统稳定性的影响、改进重复控制的补偿效果、不同类型数字滤波器等效分数延时环节对系统补偿效果的影响。仿真表明,所设计的电容电压微分有源阻尼能保证系统稳定,所提改进重复控制能有效改善系统的补偿效果。最后,在原有工程样机的基础上对本文提出的理论进行实验验证,实验结果与理论分析一致。
【关键词】：有源电力滤波器 LCL滤波器 数字控制 重复控制 分数延时 稳定性分析
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM761
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景10-12
• 1.1.1 电力谐波的产生及危害10-11
• 1.1.2 有源电力滤波器的原理及应用11-12
• 1.2 有源电力滤波器的发展12-17
• 1.2.1 国内外有源电力滤波器技术发展现状12-13
• 1.2.2 有源电力滤波器关键技术13-17
• 1.3 本文主要研究内容17-18
• 第二章 有源电力滤波器拓扑及模型18-27
• 2.1 LCL型三相有源电力滤波器系统18-19
• 2.2 LCL滤波器参数设计19-21
• 2.3 数字控制延时机理21-23
• 2.3.1 采样到装载产生的延时21-22
• 2.3.2 采样和保持产生的延时22-23
• 2.4 有源电力滤波器数学模型23-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 LCL型有源电力滤波器的有源阻尼分析27-51
• 3.1 LCL型滤波器稳定性问题27-30
• 3.2 基于电容电压微分反馈的有源阻尼30-38
• 3.2.1 电容电压微分反馈有源阻尼30-31
• 3.2.2 阻尼项延时对系统的影响31-38
• 3.3 超前-滞后网络设计38-41
• 3.4 离散域系统稳定性分析41-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第四章 LCL型有源电力滤波器的复合重复控制51-75
• 4.1 PI控制的局限性51-52
• 4.2 重复控制原理及其复合结构52-56
• 4.2.1 重复控制原理分析52-54
• 4.2.2 重复控制复合结构54-56
• 4.3 dq坐标系下的重复控制56-63
• 4.3.1 三相6脉波不控整流器谐波分析57-58
• 4.3.2 重复控制内核及控制结构58-59
• 4.3.3 系统稳定性及稳态误差分析59-60
• 4.3.4 系统暂态性能分析60-61
• 4.3.5 系统抗干扰性能分析61-63
• 4.4 非整数延时环节63-71
• 4.4.1 基于IIR的非整数延时滤波器64-69
• 4.4.2 适应频率波动的重复控制内核69-71
• 4.5 重复控制器设计71-74
• 4.5.1 补偿器S(z)设计71
• 4.5.2 小数延时滤波器设计71-72
• 4.5.3 低通滤波器Q(z)设计72-74
• 4.6 本章小结74-75
• 第五章 系统仿真与实验分析75-85
• 5.1 系统仿真模型的搭建75-77
• 5.2 Matlab仿真结果分析77-82
• 5.2.1 阻尼效果仿真分析77-79
• 5.2.2 复合控制系统仿真分析79-82
• 5.3 实验结果分析82-84
• 5.4 本章小结84-85
• 结论85-87
• 参考文献87-92
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果92-93
• 致谢93-94
• 附录94-96
• 答辩委员会对论文的评定意见96

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本文编号：966498