基于级联H桥的有源电力滤波器装置的研究

发布时间：2017-03-22 09:12

  本文关键词：基于级联H桥的有源电力滤波器装置的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着现代工业化脚步的加快,电网里的非线性负载量也不断增多,导致谐波问题日益突出。有源电力滤波器作为一种电力电子器件能对谐波进行动态的补偿,被认为在电力系统中治理谐波污染的最有效地手段,已逐渐成为一个研究热点。为了减小电网中非线性负载带来的谐波电流对电网质量的影响,本文研制了基于级联H桥的有源电力滤波器,它使用现代化的技术并且有着成熟的控制理论,在治理谐波方面有着重大的成效。本文首先介绍了谐波相关知识以及其抑制的主要手段,并分析了APF装置发展现状和特性等。然后详细地介绍了三种常用的谐波检测算法——基于傅里叶级数变换、基于瞬时无功功率理论、基于自适应算法的谐波检测方法,比较分析了这三种方法各自的优点和缺点。针对并联型单相和三相APF装置搭建数学模型,推导出了对应的电流跟踪策略。然后阐述了基于级联H桥APF装置常规使用的PWM生成方式,研究了一种改进的载波层叠控制算法,使其既有载波移相使各功率器件开关均衡的优势,又有载波同层叠相优秀的谐波消除特质。对于级联H桥电容直流母线电压均衡控制,设计出一种能有效保证其保持均衡的算法,它分成两个模块:模块均值电压控制器和直流母线电压控制器。对实际应用中PWM驱动信号触发开关器件时的死区效应发生原理进行分析,研究了一种能有效抑制死区效应的补偿算法,通过对等效的电压扰动值做一个前馈补偿达到补偿死区时间的目的。最后搭建了一个380V/50A三单元H桥级联的单相APF实验样机装置,采用FPGA+DSP的控制平台,进行了两组对比试验:一是级联APF装置吸收或者发出固定的无功电流实验,二是级联APF装置对特定次谐波电流进行补偿的实验,并将开关频率5k Hz和10k Hz两种不同情况作为对照实验来分析APF装置的补偿效果,其结果也证明了本文所提出的相关理论的正确性。
【关键词】：有源电力滤波器 总谐波失真 直流母线电压均衡 锁相环 死区补偿
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM761;TN713.8
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-13
• 第1章 绪论13-26
• 1.1 引言13
• 1.2 谐波问题、标准及谐波抑制13-16
• 1.2.1 谐波产生与危害13-14
• 1.2.2 谐波标准14-15
• 1.2.3 谐波抑制15-16
• 1.3 并联型有源滤波器的发展历史16-17
• 1.4 并联型有源滤波器的现状研究17-24
• 1.4.1 有源电力滤波器的分类17-21
• 1.4.2 并联型APF的基本工作原理21-22
• 1.4.3 并联型有源电力滤波器特性分析22-24
• 1.5 本文的主要工作和意义24-26
• 第2章 并联型有源滤波器的谐波电流检测算法26-35
• 2.1 基于傅里叶级数的谐波电流检测法26-28
• 2.1.1 基于傅立叶级数的特定次谐波电流检测26-27
• 2.1.2 滑窗迭代DFT谐波检测算法27-28
• 2.2 基于瞬时无功功率理论谐波检测法28-30
• 2.2.1 瞬时无功功率的定义28
• 2.2.2 p-q法28-29
• 2.2.3 i_p -i_q 检测算法29-30
• 2.3 基于自适应原理的谐波检测算法30-33
• 2.4 各种谐波检测算法的优劣比较33-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第3章 基于级联H桥的有源滤波器的拓扑结构和控制策略研究35-54
• 3.1 概述35-36
• 3.2 基于级联H桥的APF的数学模型36-40
• 3.2.1 单相APF的数学模型36-37
• 3.2.2 三相APF的数学模型37-40
• 3.3 基于级联H桥的APF的PWM调制方式40-42
• 3.4 级联H桥电容直流母线电压均衡控制策略42-44
• 3.4.1 控制策略概要42-43
• 3.4.2 模块均值电压控制器43-44
• 3.4.3 直流电压均衡控制器44
• 3.5 单相锁相环的设计44-45
• 3.6 死区补偿45-48
• 3.7 基于MATLAB/SIMULINK的APF时域仿真分析48-53
• 3.7.1 三相八单元H桥级联APF装置仿真48-52
• 3.7.2 单相三单元H桥级联APF装置仿真52-53
• 3.8 本章小结53-54
• 第4章 基于级联H桥级联APF的动态模拟实验研究54-66
• 4.1 实验样机的硬件平台54-56
• 4.2 DSP软件系统设计56-57
• 4.3 级联APF装置吸收/发出固定的无功电流57-60
• 4.4 级联APF对不同次谐波的补偿实验60-65
• 4.4.1 APF发出无功电流实验60-61
• 4.4.2 APF对5次谐波补偿实验61-63
• 4.4.3 APF对7次谐波补偿实验63-65
• 4.4.4 APF装置电容直流侧均衡65
• 4.5 本章小结65-66
• 第5章 总结与展望66-68
• 5.1 总结66-67
• 5.2 展望67-68
• 参考文献68-71
• 致谢71-72
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文72-74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：261257