多模块化有源电力滤波器并联的控制方法研究

发布时间：2017-10-04 19:41

  本文关键词：多模块化有源电力滤波器并联的控制方法研究

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【摘要】：根据我国绿色、低碳发展的要求,电网谐波问题受到越来越多的关注。有源电力滤波器作为治理谐波的有效装置之一,有利于合理有效的治理谐波,其技术发展为谐波治理提供了良好的前景。多模块化并联有源电力滤波器以其扩容灵活、可靠性高等优点成为电力电子领域的重要发展方向。本文首先介绍了研究背景及意义,主要包括谐波的产生、危害,谐波治理的标准以及主要的治理方法,介绍了有源电力滤波器的拓扑分类,概述了多模块化有源电力滤波器的研究现状。根据有源电力滤波器系统构成要素,阐述了并联型有源电力滤波器的工作原理,并通过对比分析谐波检测方法及电流跟踪控制方法对有源电力滤波器的控制部分进行了概述。介绍了两种常用的电流跟踪策略,双重预测控制和准比例谐振控制策略设计,深入探讨了双重预测控制的稳定性能及跟踪性能,并通过仿真给出双重预测控制及准比例谐振控制的仿真对比分析,结果表明参数设计上准比例谐振更为复杂,但能够实现电路零稳态误差的跟踪效果,具有更好的治理谐波的效果。对于大功率场合,可以通过多台小容量有源电力滤波器并联运行提高滤波系统整体容量。其中,模块化有源电力滤波器提高了系统并联运行的稳定性,并联系统冗余性好,有很大发展前景。本文对目前模块化有源电力滤波器的三种电流控制策略进行了比较,分析对比了多级电流补偿、谐波电流分频补偿及容量比例分配三种电流控制方案的优缺点,并阐述了均流和限流的控制方法。在此基础上,引出普遍存在的模块间环流问题。为减小并联系统向电网注入的开关次谐波环流,通过深入分析环流产生的机理,推导出载波相位差与环流大小关系表达式,并提出了对载波相位进行补偿的环流抑制方法,实现并联逆变器的功率均分。最后,仿真验证了本文的环流抑制方案可以很好的抑制模块单元之间的环流,验证了其可行性和正确性。在上述分析的基础上,研制了两台模块化并联有源电力滤波器装置。对其进行了硬件和软件的设计,最后在实验平台上进行了电流补偿的实验,实验结果证实了硬件与软件设计的合理性,对模块化并联系统的应用提供了一定的参考。
【关键词】：模块化有源电力滤波器 双重预测控制 并联系统 开关环流 载波相位补偿
【学位授予单位】：湖南大学
【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1章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10-13
• 1.1.1 谐波的产生、危害及谐波标准11-12
• 1.1.2 谐波治理方法12-13
• 1.2 有源电力滤波器的分类13-14
• 1.3 多模块化有源电力滤波器国内外研究现状14-17
• 1.3.1 有源电力滤波器的发展14-15
• 1.3.2 多模块化有源电力滤波器简介15-16
• 1.3.3 多模块化有源电力滤波器环流问题16-17
• 1.4 本文的主要工作17-18
• 第2章 有源电力滤波器原理及控制方法研究18-34
• 2.1 有源电力滤波器基本工作原理18-19
• 2.2 基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法19-24
• 2.2.1 基于同步旋转坐标变换的谐波电流检测20-23
• 2.2.2 谐波电流控制的延时补偿23-24
• 2.3 准比例谐振控制方法分析24-27
• 2.4 双重预测控制27-32
• 2.4.1 无差拍电压外环预测控制27-29
• 2.4.2 无差拍电流内环预测控制29-31
• 2.4.3 仿真验证31-32
• 2.5 两种电流跟踪控制方法仿真对比分析32-33
• 2.6 本章小结33-34
• 第3章 多模块化有源电力滤波器并联系统34-52
• 3.1 多模块化并联系统并联方案34-37
• 3.1.1 多级电流补偿方案35
• 3.1.2 谐波电流分频补偿方案35-36
• 3.1.3 采用容量比例分配方案36-37
• 3.2 并联系统电流控制策略37-40
• 3.2.1 并联均流控制策略37-38
• 3.2.2 并联限流控制策略38-40
• 3.3 多模块化有源电力滤波器环流抑制方法40-46
• 3.3.1 模块化并联系统环流产生机理40-45
• 3.3.2 环流抑制方案45-46
• 3.4 多模块化并联运行仿真分析46-51
• 3.4.1 并联运行47-48
• 3.4.2 环流仿真与分析48-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第4章 多模块化有源电力滤波器并联实现52-66
• 4.1 主电路设计52-56
• 4.1.1 直流侧电容的选取53-54
• 4.1.2 输出滤波电感的选取54-55
• 4.1.3 功率模块的选取55-56
• 4.2 控制系统硬件设计56-60
• 4.2.1 采样与数据处理模块58-59
• 4.2.2 过零检测电路59
• 4.2.3 故障检测与保护电路59-60
• 4.3 并联系统软件设计60-63
• 4.3.1 主程序的设计60-62
• 4.3.2 中断程序设计62-63
• 4.3.3 模块化有源电力滤波器并联运行算法设计63
• 4.4 多模块化有源电力滤波器实验装置及实验结果63-65
• 4.4.1 多模块化有源电力滤波器实验装置63-64
• 4.4.2 实验结果与分析64-65
• 4.5 本章小结65-66
• 总结与展望66-68
• 参考文献68-73
• 致谢73-74
• 附录A 攻读学位期间获得的研究成果74

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本文编号：972496