LCL型三电平APF检测和控制策略研究

发布时间：2020-06-22 03:43

【摘要】：随着非线性负载的广泛应用,电网谐波污染日益严重。有源电力滤波器凭其谐波治理效果好、系统响应速度快以及控制方式灵活等特点而成为近年来研究热点。本文以LCL型三相三线制NPC结构的三电平APF为研究对象,分别就其谐波电流检测法、参数设计、阻尼策略和电流跟踪控制策略展开研究。首先,针对传统FBD检测法中锁相环引起的误差和延时问题,给出一种基于正弦幅值积分器改进的FBD谐波检测法。三相三线制系统中,该方法采用正弦幅值积分器代替锁相环,在ab坐标系下对电网电压幅值进行积分,得到基波电压正序分量,进而检测谐波电流。同时,为避免电网电压频率波动对谐波检测精度的影响,引入锁频环,构造了频率自适应环节。与传统FBD法相比,基于正弦幅值积分器改进的FBD检测法结构简单,动态响应快。仿真结果表明,当电网电压不对称或频率波动时,该方法可以准确、快速地检测出谐波分量。其次,针对传统参数设计法过程复杂、计算量大等问题,在分析LCL滤波器原理和性能参数的基础上,提出一种基于自适应步长果蝇寻优算法的LCL参数设计法。为避免传统FOA易陷入局部极值的问题,引入迭代步长自适应环节,该方法根据上一代最优浓度判断值和当前迭代次数自动调整FOA迭代步长,采用谐波衰减率为适应度函数。和传统果蝇算法相比,寻优结果不易陷入局部最优且速度更快。仿真结果验证了本文参数设计的正确性。再次,研究了LCL滤波器阻尼和电流跟踪控制策略。就LCL阻尼策略,在分析网侧电感对无源、有源阻尼影响的基础上,提出一种基于两者复合的阻尼策略。建立LCL型三电平APF在abc,αβ,dq坐标系下的数学模型,对三电平逆变器直流侧中点电位平衡进行了分析,并且研究了LCL型三电平APF的MPCC策略。针对MPCC控制对系统参数依赖性强的问题,给出一种基于重复控制的复合MPCC策略,该方法具有良好的稳定性和参数变化适应性。仿真验证了所研究阻尼和复合MPCC策略的有效性。最后,搭建了LCL并联型三相三线制NPC结构的三电平APF实验平台,设计了系统主电路和控制电路。在实验平台上,对本文研究的基于正弦幅值积分器的FBD谐波检测法、基于自适应步长FOA的LCL参数设计和复合MPCC策略进行实验验证。实验结果表明本文研究内容的正确性。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM935
【图文】：

结构图,并联型,结构图

图 1-1 并联型 APF 结构图Figure1-1 Structure diagram of shuntAPF 型三电平 APF 研究现状(Research Status of Threeth LCL Filter)出滤波器结构 IGBT 等大功率器件性能的不断提高和价格的不断降低，为了达治理效果，有源电力滤波的容量越来越大[18]。作为 APF 补偿系环节，滤波装置对 APF 补偿效果起到关键作用。现有滤波器大波器和 LCL 型滤波器。其等效电路图分别如图 1-2 和图 1-3 所 L 型滤波器结构简单、便于控制，但其对开关频率次谐波滤除尤其在大容量 APF 的应用场合中，为了滤出开关纹波，电感 L这样会造成 APF 成本变高、体积过大以及动态补偿性能降低等

等效电路图,单项,等效电路图

图 1-1 并联型 APF 结构图Figure1-1 Structure diagram of shuntAPF 型三电平 APF 研究现状(Research Status of Threh LCL Filter)滤波器结构IGBT 等大功率器件性能的不断提高和价格的不断降低，为了理效果，有源电力滤波的容量越来越大[18]。作为 APF 补偿节，滤波装置对 APF 补偿效果起到关键作用。现有滤波器器和 LCL 型滤波器。其等效电路图分别如图 1-2 和图 1-3 所L 型滤波器结构简单、便于控制，但其对开关频率次谐波滤其在大容量 APF 的应用场合中，为了滤出开关纹波，电感样会造成 APF 成本变高、体积过大以及动态补偿性能降低

【参考文献】