容错型三相四开关有源电力滤波器控制研究

发布时间：2017-09-26 12:33

  本文关键词：容错型三相四开关有源电力滤波器控制研究

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【摘要】：随着电力电子技术的迅速发展,工业和生活中电力电子设备的应用日益增多,随之产生的电能质量问题得到了广泛的关注。其中谐波污染对电网的电能质量与用电设备的正常运行都有很大的影响,危害严重。APF(Active power filter)作为电网谐波主动治理的重要措施,近年来得到了广泛的研究,并已大量投入使用。逆变器作为APF的关键部分,逆变器的可靠运行必须得到保证。逆变器中的功率开关器件始终处于高频运行状态,容易发生故障,是逆变器电路中的薄弱环节。因此,研究APF中逆变器的故障诊断技术及容错控制策略为提高APF运行的可靠性和安全性具有重要意义。目前采用的APF容错方法,大多是使用逆器多度冗余方法,在故障后将冗余逆变器投切到系统中继续使用。该方法设备体积大,且成本较高。本文在分析三相六开关并联型APF的基本原理的基础上,引出了基于开关冗余的容错型三相四开关拓扑,该容错拓扑无需配备多余器件,因此设备体积小,成本低,适用范围较广。本文研究和分析了三相四开关容错拓扑转换过程；对三相四开关APF进行了数学模型的建立,并对三相四开关APF数学模型进行了坐标转换,将其从abc静止坐标系转换到了dq坐标系,得到了三相四开关APF dq坐标系下的数学模型,为三相四开关APF控制策略的研究打下了理论基础。快速而准确的故障诊断是APF实现容错运行的基本前提。电压信号作为故障信号具有不受系统和负载影响的优点,可靠性较。本文在对不同情况下APF单相桥臂故障进行电压分析的基础上,采用了一种基于下管电压检测的故障诊断方法；分析了由开关延时造成的误诊断原理,提出了一种误诊断消除办法,并利用Matlab-Simulink搭建了仿真平台,验证了APF单相故障诊断方法的可行性。分析并对比了三相四开关APF直接电流控制策略和谐波电流控制策略,采用了一种在dq坐标系下的直接电流控制方法；在直流母线电压控制方面,分析并设计了模糊PI调节器；对于直流母线电容电压偏差问题,采用了一种前馈补偿办法对其进行补偿,并对其进行了仿真验证,仿真验证了该控制方法的正确性。为保证容错型APF在故障前后运行的性能,本文对APF电路关键参数进行了估算,最后利用Matlab-Simulink搭建了仿真平台,验证了容错型APF在故障前后都具有良好的动静态补偿性能。
【关键词】：有源电力滤波器 三相四开关 故障诊断 电流控制 电压前馈控制
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM761;TN713.8
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 绪论12-23
• 1.1 研究背景与意义12-13
• 1.2 APF的研究现状13-18
• 1.2.1 APF的结构类型14-15
• 1.2.2 并联型APF指令电流计算方法15-16
• 1.2.3 并联型APF的电流跟踪控制方法16-18
• 1.3 逆变器故障诊断及容错方案研究现状18-21
• 1.3.1 逆变器故障诊断方法研究现状18-19
• 1.3.2 逆变器的容错方案研究现状19-21
• 1.4 论文的主要研究内容21-23
• 第二章 三相四开关APF拓扑分析与数学模型23-32
• 2.1 并联型APF工作原理及其容错拓扑分析23-26
• 2.1.1 三相六开关APF工作原理23-24
• 2.1.2 基于开关冗余的三相四开关APF容错拓扑24-26
• 2.2 三相四开关APF拓扑分析及建模26-28
• 2.3 三相四开关APF在dq坐标系下的模型28-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 容错型APF故障诊断方法32-46
• 3.1 APF单桥臂开路故障分析32-39
• 3.1.1 上管开路故障32-36
• 3.1.2 下管开路故障36-38
• 3.1.3 上下管同时开路电压分析38-39
• 3.2 基于下管电压检测的APF故障诊断方法39-40
• 3.3 开关过程对故障诊断的影响40-41
• 3.4 仿真验证41-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第四章 容错型三相四开关APF控制策略46-58
• 4.1 容错型三相四开关APF电流控制方法46-51
• 4.1.1 直接电流控制策略46-48
• 4.1.2 dq坐标系下的三相四开关APF电流控制方法48-49
• 4.1.3 电流控制方法的仿真验证49-51
• 4.2 容错型三相四开关直流侧电压控制方法51-54
• 4.3 直流母线串联电容中点电压偏移补偿办法54-55
• 4.4 仿真验证55-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第五章 容错型三相四开关APF关键参数计算及仿真验证58-66
• 5.1 容错型APF关键参数计算58-60
• 5.1.1 输出滤波电感设计58-59
• 5.1.2 直流母线电容计算59-60
• 5.2 容错型APF仿真结果及分析60-65
• 5.3 本章小结65-66
• 第六章 总结与展望66-68
• 参考文献68-74
• 致谢74-75
• 附件75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王伟;周林;徐明;;有源电力滤波器控制方法综述[J];继电器;2006年20期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 谭兴国;微电网复合储能柔性控制技术与容量优化配置[D];山东大学;2014年

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本文编号：923560