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基于虚拟阻抗控制策略的有源电力滤波器的研究

发布时间:2018-06-06 23:01

  本文选题:APF + 开关损耗 ; 参考:《东北大学》2014年硕士论文


【摘要】:随着电力网络中谐波污染的不断升级,有源电力滤波器逐渐成为谐波治理的研究热点。有源电力滤波器谐波控制算法的优劣和开关损耗的大小也逐渐成为决定其性能的关键。本文针对以上两个问题,提出了一种基于虚拟阻抗技术的有源电力滤波器控制算法和最小开关损耗的调制策略,可以有效地降低控制算法的复杂性和IGBT的开关损耗。本文主要研究的是三相三线制的并联电压型有源电力滤波器。本文在第一章首先针对有源电力滤波器算法和开关损耗问题查阅了大量的国内外文献。在了解了有源电力滤波器研究现状的基础上,第二章研究了现有的有源电力滤波器的拓扑结构及其工作原理;提出了本文所研究的基于虚拟阻抗技术的无电压传感器APF的拓扑结构,并且给出了无电压传感器APF的数学模型;研究了现有的无电压和无电流传感器控制策略的特点。在第二章分析的基础上,第三章首先总结了现有有源电力滤波器直接和间接控制技术的优缺点;在此基础上结合虚拟阻抗在逆变器、不问断电源以及微电网中的应用原理,给出了本文所设计的基于虚拟阻抗技术的有源电力滤波器控制算法;在第三章的末尾进行了基于MATLAB/Simulink仿真验证,仿真实验结果表明本文所设计的控制算法能够满足电网谐波治理要求,且具有较低的载波频率和较高的功率因数。第四章针对有源电力滤波器开关损耗高的问题,由于传统的单一DPWM算法对于不同的逆变器功率因数不能够实现最优的降低开关损耗的控制,为了实现最优开关损耗的PWM调制规则,本文采用了一种最小开关损耗的DPWM调制策略。并在第四章的末尾给出了这种DPWM策略的仿真实验,仿真结果表明,在不影响补偿效果的情况下,这种DPWM策略能够最优的降低逆变器的开关损耗和开关频率。在文章的末尾,本文针对所采用的有源电力滤波器结构和算法,进行了硬件主电路和控制电路的参数设计,以及基于Simulink与C语言混合编程方法的软件算法设计。在第五章的最后进行了实验波形和数据分析。实验结果表明,该样机能够有效的完成谐波治理,实现设计的功能。
[Abstract]:With the upgrading of harmonic pollution in power network, active power filter (APF) has become a hotspot in harmonic control. The advantages and disadvantages of harmonic control algorithm and switching loss of active power filter (APF) have gradually become the key to its performance. Aiming at the above two problems, this paper presents an active power filter control algorithm based on virtual impedance technology and a modulation strategy for minimum switching loss, which can effectively reduce the complexity of the control algorithm and the switching loss of IGBT. In this paper, the three-phase three-wire shunt voltage active power filter is studied. In the first chapter, a large number of literatures on active power filter (APF) algorithm and switching loss are reviewed. On the basis of understanding the current situation of active power filter (APF), chapter 2 studies the topology and working principle of APF. In this paper, the topology of voltage-sensorless APF based on virtual impedance technology is proposed, and the mathematical model of voltage-sensorless APF is given, and the characteristics of existing voltage-free and current-free control strategies are studied. Based on the analysis of the second chapter, the advantages and disadvantages of the existing direct and indirect control techniques of active power filter are summarized in chapter 3, and the application principle of virtual impedance in inverter, power supply and microgrid is discussed. An active power filter control algorithm based on virtual impedance technology is presented in this paper. At the end of chapter 3, simulation based on MATLAB/Simulink is carried out. The simulation results show that the proposed control algorithm can meet the requirements of harmonic control, and has lower carrier frequency and higher power factor. In chapter 4, aiming at the problem of high switching loss of APF, the traditional single DPWM algorithm can not achieve optimal control of switching loss for different inverter power factors. In order to realize the PWM modulation rule of optimal switching loss, a DPWM modulation strategy with minimum switching loss is adopted in this paper. At the end of chapter 4, the simulation experiment of this DPWM strategy is given. The simulation results show that the DPWM strategy can reduce the switching loss and frequency of the inverter optimally without affecting the compensation effect. At the end of the paper, the parameters of the main hardware circuit and the control circuit are designed according to the structure and algorithm of the active power filter, and the software algorithm is designed based on the mixed programming method of Simulink and C language. At the end of chapter 5, the experimental waveform and data are analyzed. The experimental results show that the prototype can effectively accomplish harmonic control and realize the function of design.
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN713.8;TM761

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本文编号:1988468

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