有源电力滤波器直流侧电容电压控制及软启动研究

发布时间：2017-10-03 01:31

  本文关键词：有源电力滤波器直流侧电容电压控制及软启动研究

  更多相关文章： 有源电力滤波器 冲击 软启动 专家PI控制 多PI控制

【摘要】：当前,电力电子技术以安全、节约、方便等特点,以快速可控的电能变换为研究和使用对象,越来越多地应用到工业控制领域,大大地提高了人们生活水平的舒适性。但由于其中相当一部分非线性负载中含有谐波,给工业、居民日常生活需要等供电质量安全造成了严重的污染。APF(Active Power Filter,有源电力滤波器)可以有效改善电能质量,在抑制动态谐波和补偿无功方面效果显著。APF投入电网时系统存在电压冲击和电流冲击问题。由于APF系统复杂性,需要更为先进、有效的控制策略。对APF进行软启动设计可以避免电压冲击和电流冲击对系统的影响。针对传统PI控制的缺点,本文提出专家PI控制和多PI控制两种改进型算法。与传统PI控制算法进行比较,仿真结果表明两种方法更具有效性和优越性。主要研究内容包括以下几个方面:(1)以三相电压型APF为例,介绍了APF的分类、系统构成及原理,分析常用的谐波检测方法并重点讨论基于瞬时无功功率的谐波检测。这些数学模型的推导及原理讨论为控制策略及软启动的研究奠定了理论基础。确定了交流侧电感、直流侧电容以及电容电压等主电路参数的取值。(2)详细介绍直流侧电容电压控制的理论基础(能量交换守恒定律),分析电压波动的原因,对直流侧电容电压PI控制作了详细介绍,计算传递函数并给出参数计算方法。APF仿真模型基于常规PI控制实现对直流侧电容电压控制。(3)提出了一种改进型专家PI控制,详细论述了专家PI控制的组成、原理和PI参数调整规则,对该方法进行仿真。仿真结果表明,与常规PI控制下直流侧电容电压启动控制相比,改进型专家PI控制可以基本消除系统的超调量和振荡。(4)分析APF软启动的必要性,从硬件和软件方面介绍几种方法解决APF启动时的电压过冲问题。从器件本身考虑,电容电压取值越大,电压冲击越小,系统越稳定。结合已有的方法,提出一种改进型多PI控制器控制APF软启动,并对该方法进行仿真验证,该方法可以保证APF平稳启动。通过与专家PI对比分析,得出两种方法的优缺点。仿真结果表明,采用专家PI控制电容电压启动效果好,设计较为复杂,多PI控制选取参数少,设计简单。
【关键词】：有源电力滤波器 冲击 软启动 专家PI控制 多PI控制
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM761;TN713.8
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状及存在问题10-11
• 1.3 主要研究内容11-13
• 2 APF的工作原理13-26
• 2.1 APF的分类13-14
• 2.2 APF 的工作原理14-15
• 2.3 APF的谐波检测方法15-16
• 2.4 瞬时无功功率理论16-21
• 2.5 电流追踪控制方法21-23
• 2.5.1 三角载波控制法22
• 2.5.2 滞环比较控制法22
• 2.5.3 周期采样控制22-23
• 2.6 APF主电路参数设计23-25
• 2.6.1 交流侧电感的选择23-24
• 2.6.2 直流侧电容值的选择24-25
• 2.6.3 直流侧电压的选择25
• 2.7 小结25-26
• 3 APF直流侧电容电压控制研究26-46
• 3.1 直流侧电压控制理论基础26-28
• 3.2 直流侧电容电压波动分析28-30
• 3.3 直流侧电容电压PI控制30-34
• 3.4 一般APF仿真模型的建立34-38
• 3.5 APF直流侧电压专家PI控制38-45
• 3.5.1 专家控制组成38-39
• 3.5.2 专家控制原理39-40
• 3.5.3 专家PI控制调整规则40-41
• 3.5.4 电容电压专家PI控制器设计41-45
• 3.6 小结45-46
• 4 APF软启动研究46-54
• 4.1 APF软启动的必要性46
• 4.2 几种APF软启动控制的方法46-48
• 4.3 电容值对电容电压启动影响分析48-50
• 4.4 改进型多PI控制器的设计50-52
• 4.5 两种方法对比52-53
• 4.6 小结53-54
• 结论54-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-60
• 攻读学位期间的研究成果60

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 许其品,许和平;两种均衡三级电压源逆变器直流侧电容电压控制方法及其比较[J];电力系统自动化;2001年08期

2 王克武;郭燕;侯运生;;一种改进的直流侧电容电压控制方法[J];信息技术;2010年09期

3 许其品,陈贤明,许和平;引起三级电压源逆变器直流侧电容电压变化的原因[J];电力系统自动化;2001年07期

4 田铭兴;阎宏;赵雨欣;;级联H桥SVG直流侧电容电压平衡控制方法[J];电网技术;2013年09期

5 谭智力;朱冬姣;;UPQC直流电压建立方法及其启动策略研究[J];电力系统保护与控制;2012年16期

6 谭智力;朱冬姣;陈坚;;三相四线UPQC直流侧电容电压波动机理及抑制方法[J];电力系统自动化;2010年07期

7 王晓晨;杜超超;;级联H桥SVG直流侧电容电压平衡控制[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2014年01期

8 聂子玲;张波涛;孙驰;鞠竹;;级联H桥SVG直流侧电容电压的二次谐波计算[J];电工技术学报;2006年04期

9 石峰;查晓明;陈允平;;考虑时滞的APF直流侧电容电压波动规律分析[J];电力电子技术;2008年06期

10 陈众,徐国禹,颜伟,王官洁;UPFC直流侧电容电压弱控制策略研究[J];电工技术学报;2004年01期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 崔志强;盛光忠;郭贵莲;;模糊-PI双模控制器在并联型有源滤波器直流侧电容电压控制中的研究[A];第二十二届中国控制会议论文集（下）[C];2003年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张国澎;级联H桥整流及其直流侧电容电压平衡控制的研究[D];中国矿业大学(北京);2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 王帅;有源电力滤波器直流侧电容电压控制及软启动研究[D];兰州交通大学;2015年

2 谢众玉;一种改进的三相四开关并联型APF的研究[D];中南大学;2013年

3 雷霄;差异化级联多电平式复合电流质量控制与检测方法研究[D];华北电力大学（北京）;2010年

4 房红娟;级联SVG控制策略研究及FPGA控制器设计[D];哈尔滨工业大学;2012年

5 黄永善;电力机车辅助系统新型直流降压变换器研究[D];北京交通大学;2015年

6 李圣明;并联有源电力滤波器实用关键技术的应用研究[D];天津理工大学;2011年

，

本文编号：962431