特定次谐波补偿的并联型APF算法研究与设计

发布时间：2017-08-18 00:30

  本文关键词：特定次谐波补偿的并联型APF算法研究与设计

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【摘要】：有源电力滤波器作为一种应用在供电系统中的谐波抑制装置,有着谐波抑制效果好,响应速度快,稳定可靠性高等优点。传统APF控制思想是针对畸变电流中的所有谐波进行补偿,然而电力系统中谐波电流主要以6k±1次为主,如5、7、11次等特定次谐波,而高次谐波成分较少且易于通过无源滤波器滤除。因此,对网侧含量较高的低次谐波进行抑制更具有研究应用价值,本文研究了基于二极管钳位三电平电路结构的APF,着重针对特定次谐波补偿控制算法研究开展了以下工作：首先,研究了并联型APF工作与控制原理,在abc坐标系和dp坐标系下建立了并联型APF数学模型。通过有功无功解耦算法实现了直流侧稳压控制,同时研究了电感式辅助均压电路均压原理,并运用该电路解决了三电平二极管钳位变换器中直流侧中点电容电压不平衡问题。其次,基于dpO全谐波检测法改进得到任意特定次谐波的检测方法。运用该检测法将负载侧畸变电流中的第n次谐波提取出来作为第n次谐波补偿控制的谐波电流给定参考量,将该给定参考量与第n次谐波补偿电流做差后,经PI控制器调节得到第n次谐波补偿控制的指令电流信号,再根据dp坐标系下电压电流矢量计算关系,将指令电流信号转换为指令电压作为调制信号,通过SPWM调制处理得到第n次谐波补偿控制的PWM输出。同理,并行处理其它特定次谐波补偿模块,可实现AAF对多个特定次谐波的同时补偿。最后,搭建基于二极管箝位三电平电路结构的APF小功率实验样机平台,采用Verilog-HDL硬件语言设计完成了基于FPGA的全数字控制系统。其中,控制器主要包括同步坐标变换、锁相环、谐波检测及其补偿控制、有功无功解耦控制等模块。实验结果验证了有／功无功解耦控制和特定次谐波补偿控制算法的可行性,通过对网侧电流中5—-31次特定次谐波进行补偿,可将网侧电流THD值由补偿前的20.3%降低到0.5%。
【关键词】：谐波抑制 有源电力滤波器 特定次谐波检测 特定次谐波补偿 现场可编程逻辑门阵列
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM761
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 背景意义10
• 1.2 谐波定义及谐波源10-11
• 1.3 谐波危害及相关标准11-14
• 1.3.1 谐波危害11-12
• 1.3.2 谐波标准12-14
• 1.4 谐波抑制技术14-17
• 1.4.1 APF基本原理14-15
• 1.4.2 APF简单分类15-17
• 1.5 课题意义17-18
• 1.6 研究内容18-19
• 第2章 APF的有功无功解耦控制19-29
• 2.1 APF主电路结构19-21
• 2.2 直流侧电压平衡控制21-23
• 2.3 有功无功解耦控制23-26
• 2.3.1 APF数学模型23-24
• 2.3.2 解耦控制24-26
• 2.4 仿真验证26-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 特定次谐波检测及其补偿控制29-46
• 3.1 谐波检测方法29-34
• 3.1.1 p-q法29-31
• 3.1.2 dpO检测法31-34
• 3.2 特定次谐波检测与控制方法34-38
• 3.3 仿真验证38-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第4章 基于FPGA的控制器设计46-57
• 4.1 基于FPGA的控制系统46-47
• 4.2 同步旋转坐标变换47-49
• 4.3 锁相环49-51
• 4.4 谐波检测51-52
• 4.5 有功无功解耦控制52-54
• 4.6 APF系统控制54-55
• 4.7 本章小结55-57
• 第5章 实验验证57-67
• 5.1 实验硬件系统57-58
• 5.2 直流侧稳压实验验证58-60
• 5.3 基于特定次谐波补偿APF实验验证60-66
• 5.3.1 APF稳态响应实验61-64
• 5.3.2 APF动态响应实验64-66
• 5.4 本章小结66-67
• 结论与展望67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王兆安;李民;卓放;;三相电路瞬时无功功率理论的研究[J];电工技术学报;1992年03期

2 杨君，，王兆安;三相电路谐波电流两种检测方法的对比研究[J];电工技术学报;1995年02期

3 舒泽亮;廖进;;APF控制器的动静态性能分析[J];电力电子技术;2006年03期

4 王付胜;张长信;文家燕;刘健哲;;有功无功对三电平中点不平衡的影响[J];电力电子技术;2012年03期

5 王颢雄;马伟明;肖飞;陈明亮;刘勇;;三电平PWM变流器不对称运行中点电压波动研究[J];电力自动化设备;2011年07期

6 李圣清,朱英浩,周有庆,何立志;电网谐波检测方法的综述[J];高电压技术;2004年03期

7 马莉,周景海,吕征宇,钱照明;一种基于dq变换的改进型谐波检测方案的研究[J];中国电机工程学报;2000年10期

8 吴洪洋,何湘宁;级联型多电平变换器PWM控制方法的仿真研究[J];中国电机工程学报;2001年08期

9 魏文辉,刘文华,宋强,袁志昌,倪镭,邹彬;基于逆系统方法有功—无功解耦PWM控制的链式STATCOM动态控制策略研究[J];中国电机工程学报;2005年03期

10 丁娜;舒泽亮;;多电平变换器直流侧电压平衡控制电路[J];西南交通大学学报;2014年03期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 张树全;基于分频控制的并联型APF关键技术研究[D];华中科技大学;2011年

2 张晓;三电平有源滤波器关键技术研究[D];中国矿业大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 方昕;并联型有源电力滤波器的电流数字控制技术[D];华中科技大学;2006年

2 邵竹星;基于FPGA+DSP的三相四线制并联有源电力滤波器的研究[D];合肥工业大学;2012年

本文编号：691879