LLCL交错并联型有源电力滤波器关键技术研究

发布时间：2020-03-22 12:01

【摘要】：面对传统化石能源枯竭以及全球日趋严重的环境压力,光伏发电、风力发电等可再生新能源发电比重不断增加,高渗透率下新能源发电的不间断随机性接入电网,以及公用电网中广泛应用的开关电源、不间断电源和变频器等电力电子装置,给配电网带来注入谐波不稳定和无功功率消耗等问题,从而严重影响了电力系统的电能质量。有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)是一种能够动态抑制谐波和补偿无功功率,提高电能质量的电力电子装置。本文针对基于LLCL滤波器的两电平模块化交错并联有源电力滤波器的指令信号检测、电流跟踪和阻尼控制等关键技术展开研究。首先针对有源电力滤波器的工作原理、分类、常用的谐波和无功检测及电流跟踪控制方法做简单介绍。对基于LLCL滤波器两电平双模块交错并联型有源电力滤波器,在三相静止abc坐标系和两相旋转dq坐标系下的数学模型进行分析,并设计合理的LLCL滤波器及直流母线电容的参数。其次研究了LLCL滤波器的谐振原理,指出在LLCL滤波器传递函数中引入阻尼项的必要性。从传递函数的角度分析研究高频LC滤波支路串联和并联电阻的无源阻尼方法,并在此基础上分析四种改进型无源阻尼方法。从配置阻尼项的角度引入三种单状态量反馈的有源阻尼方法,分析其可行性,指出最为合理的高频LC滤波支路电流反馈为最佳有源阻尼方法。然后为提高APF的补偿性能和动态响应,设计一种基于多同步旋转坐标的特定次谐波补偿控制策略,采用与特定次谐波分量角速度同步的旋转坐标变换,将该特定次谐波变成直流量,通过在两相旋转dq坐标系下的PI电流控制器实现对该特定次谐波的无静差补偿。最后利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,对上述理论研究做仿真验证其可行性。同时搭建实验平台,对论文设计的主电路参数和控制策略进行实验验证,得出主电路参数和控制策略设计的有效性结论。
【图文】：

补偿电流,变化率,系数,硕士学位论文

武汉理工大学硕士学位论文( ) ( ) ( )* 8 86 1 6 +11,2 1,2,2 3 2 3cos cosk kcad d in k n kk kdiI n t n t I F tdtω ω ω ωπ π= == == = = + = ，(2通过 MATLAB 绘制补偿电流变化率系数 ( )iF t 函数如图 2-10 所示，求得该一个基波周期的变化幅值的上下限。

伯德图,无阻尼,无源,频率特性

LLCL 型滤波器的谐振频率为 fres其表达式为1 21 2 1 212 ( )Cresf f fL LfπL L L L L L+=+ +(滤波电容电感 LC 支路的串联谐振频率为：12swf ffπL C= (根据式（3-1）可以绘制出 LLCL 滤波器无阻尼和高频 LC 滤波支路串联尼 Rd 两种传递函数的伯德图，如图 3-2 所示。分析 LLCL 型滤波器的幅特性，在谐振频率 fres及 fsw处存在上下两个谐振尖峰，同时在谐振尖峰的fres处相位发生-180°跳变，在 fsw处相位发生 180°跳变。系统稳定性与动由系统闭环极点决定，从控制的角度来讲，-180°跳变为负穿越，它会在面产生一对共轭极点，故导致有源电力滤波器不稳定。最简单有效的解决通过状态反馈实现极点的配置，，对 LLCL 型滤波器而言，反馈系统状态，极点配置到虚轴左侧合适位置是有效提高系统的阻尼方式[44]。LLCL无阻尼
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM761

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