APF与TSC混合系统控制方法研究

发布时间：2020-10-09 01:44

　　 随着电力电子设备的应用日益广泛,其产生的谐波电流和无功功率会对电网造成污染,引发额外的功率损失和设备故障,带来严重危害,因此,谐波抑制与无功补偿的研究得到越来越广泛的重视,电力系统对能够同时进行谐波抑制和大容量无功补偿的电力电子设备也有着广泛需求。本文设计一种基于小容量有源电力滤波器(APF)和多组晶闸管投切电容器(TSC)的混合补偿系统,结合了APF响应迅速、补偿精度高和TSC容量大、成本低的优点,通过APF和TSC的协同配合,实现连续、精确的谐波抑制和无功补偿,并对混合系统的控制方法进行了深入探讨和研究。首先建立了混合系统的数学模型,并对TSC电抗率的选取进行了讨论,在此基础上分析了电流补偿系数、TSC电抗率和电网电感对系统稳定性的影响。然后介绍了常用电流控制方法的基本原理,并设计两种应用于混合系统的电流分频控制方法。针对三相对称的情况,设计一种基于PI和PR的电流分频控制方法,将谐波与无功电流按照频率和性质使用独立的PI或PR控制器进行控制,达到较高的控制精度。针对电网谐波成分比较复杂或处理器资源有限的情况,设计一种基于降阶广义积分器(ROGI)的电流分频控制方法,对电网电流中的基波有功分量、基波无功分量和各次谐波分量使用独立的ROGI单元进行控制,减小了系统开销,具有较高的自由度和谐波选择特性。针对传统固定延时投切方法应用于混合系统时出现的暂态响应差、TSC混乱投切等问题,提出一种基于开关表决策的投切控制方法,在不增加负载电流传感器的条件下,运用多种开关表切换、电流变化率阈值设置和过零检测等手段,可有效避免TSC的混乱投切,并减小APF输出电流的负担,改善投切过程中的电能质量。最后搭建了混合系统的硬件平台,对关键参数选取、硬件选型、控制电路设计和软件设计等进行了讨论,并通过实验验证了所提电流控制方法和投切控制方法的有效性。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM761.12
【部分图文】：

并联型用于补偿电流源型谐波负载，应用最为广泛，ＡＰＦ检测电流的方式主要包括电网侧逡逑电流检测和负载侧电流检测两种方式［４７］，本文采用的是并联型结构和负载侧电流检测方式。逡逑图２－１为采用负载侧电流检测方式的并联型ＡＰＦ的主电路图。逡逑￣：邋ＩＩＩ邋ｒ逦ＩＩＩ．］逡逑ＬＣＬ滤波器逦逆变器逡逑Ｌ２邋ａ逦３￣／Ｈ逡逑ｃ邋丁逦ｌ／￣邋Ｍ逡逑＾０逡逑图２－１负载侧电流检测方式的并联型ＡＰＦ主电路图逡逑图２－１中，ｈ为电网电感，为电网电流，／Ｃ＊ＡＰＦ输出电流，匕为负载电流，心为逡逑逆变器侧滤波电感，ｈ为电网侧滤波电感，Ｃ为高频滤波电容，兄／为阻尼电阻。由图２－１逡逑可知，ＡＰＦ由逆变器和ＬＣＬ滤波器组成，逆变器输出补偿电流，经过ＬＣＬ滤波器滤除高逡逑频开关谐波，注入到电网中补偿谐波电流。逡逑１２逡逑

逦第２章混合系统原理与稳定性分析逡逑性负载。图２－５中，％为电网电压，厶为电网电感，匕为电网电流，／ｉ为负载电流，为逡逑ＴＳＣ电流，／Ｃ＊ＡＰＦ输出电流，为ＴＳＣ与负载电流之和。在ＡＰＦ的结构中，ｈ为逆变逡逑器侧滤波电感，Ｚ２为电网侧滤波电感，Ｃ为高频滤波电容，凡／为阻尼电阻，为直流母线逡逑电压。ＴＳＣ采用三角形连接，每一相由反并联晶闸管、电容Ｃ／、电感Ｚ／组成。逡逑＾逦４．邋ｐｃｃ邋N逦ＩＩ邋逦逡逑…一了一逦逦逦＝＾－１逦——逦１逡逑逦逦逦邋１邋ｒ逡逑［１少一逦——逦—．．．——……—逦邋：：逡逑Ｌ？＿０．．．．．．／ｗｒ＞逦逦逦逦邋逦了逦逦逦ｊ邋＊邋丨—逡逑ｒ逦］逡逑＼邋厂逦＿－ＹＹＶＸ＿

逦第２章混合系统原理与稳定性分析逡逑性负载。图２－５中，％为电网电压，厶为电网电感，匕为电网电流，／ｉ为负载电流，为逡逑ＴＳＣ电流，／Ｃ＊ＡＰＦ输出电流，为ＴＳＣ与负载电流之和。在ＡＰＦ的结构中，ｈ为逆变逡逑器侧滤波电感，Ｚ２为电网侧滤波电感，Ｃ为高频滤波电容，凡／为阻尼电阻，为直流母线逡逑电压。ＴＳＣ采用三角形连接，每一相由反并联晶闸管、电容Ｃ／、电感Ｚ／组成。逡逑＾逦４．邋ｐｃｃ邋N逦ＩＩ邋逦逡逑…一了一逦逦逦＝＾－１逦——逦１逡逑逦逦逦邋１邋ｒ逡逑［１少一逦——逦—．．．——……—逦邋：：逡逑Ｌ？＿０．．．．．．／ｗｒ＞逦逦逦逦邋逦了逦逦逦ｊ邋＊邋丨—逡逑ｒ逦］逡逑＼邋厂逦＿－ＹＹＶＸ＿

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本文编号：2833049