三电平有源电力滤波器数字电流环控制算法研究

发布时间：2017-10-08 17:16

  本文关键词：三电平有源电力滤波器数字电流环控制算法研究

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【摘要】：随着各类非线性负载的广泛使用,其造成的电网污染方面的问题亟需解决。三相四线制二极管钳位型三电平有源电力滤波器(APF:Active power filter),由于其针对谐波、无功、不平衡等问题有较好的改善效果,现已成为解决电能质量问题的理想方案之一。本文以三相四线制二极管钳位型三电平有源电力滤波器为研究对象,主要研究其电流环数字控制技术,完成以下工作:首先,介绍了三相四线制二极管钳位型三电平有源电力滤波器的工作原理,分别在单电感拓扑、带谐振支路LCL拓扑下建立了APF电流环连续域的数学模型。针对数字化过程对连续域被控对象模型的影响进行了分析,得出数字化过程给被控对象引入较大相角滞后的结论。其次,介绍了无差拍控制相关的基本原理,实现了一种基于重复预测的APF电流环无差拍控制算法。又针对该无差拍控制算法在实际滞后一拍系统中控制效果不佳的问题,用一种基于重复预测和状态观测的无差拍控制算法较好地解决了上述问题。仿真结果表明新的无差拍控制算法在实际滞后一拍系统中仍能保持较好的控制效果。然后,介绍了谐振控制相关的基本原理,并设计了应用于APF电流环的谐振控制器。又针对传统谐振控制在电网频率发生大范围波动时,谐振控制效果急剧下降的问题,提出一种新的电网频率宽范围自适应的谐振控制算法,仿真结果表明新的谐振控制算法在电网频率波动较大时依旧能保证较好的谐振控制效果。最后,介绍了重复控制相关的基本原理,并设计了应用于APF电流环的重复控制器。又针对传统重复控制在电网频率发生大范围波动时,重复控制效果急剧下降的问题,提出一种新的电网频率宽范围自适应的重复控制算法,仿真结果表明新的重复控制算法在电网频率波动较大时依旧能保证较好的重复控制效果。
【关键词】：电流环数字控制 无差拍控制 谐振控制 重复控制 频率自适应
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM761;TN713.8
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 课题的研究背景及意义10-11
• 1.2 APF电流环控制算法的国内外研究现状11-14
• 1.3 本文的主要内容14-15
• 第二章 三电平有源电力滤波器电流环的数学模型15-35
• 2.1 三相四线制三电平并联型APF工作原理15-17
• 2.2 基于单电感L的三电平APF电流环连续域模型17-22
• 2.2.1 三相ABC静止坐标系下模型17-20
• 2.2.2 同步旋转dq0坐标系下模型20-22
• 2.3 基于有谐振支路LCL的三电平APF电流环连续域模型22-26
• 2.3.1 三相ABC静止坐标系下模型23-25
• 2.3.2 两种滤波器拓扑下电流环连续域模型对比25-26
• 2.4 数字化过程对电流环连续域模型的影响26-34
• 2.4.1 采样和保持的影响27-31
• 2.4.2 滞后一拍控制的影响31-32
• 2.4.3 离散化方法的影响32-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第三章 APF电流环的无差拍控制算法研究35-44
• 3.1 无差拍控制原理35-36
• 3.2 基于重复预测的无差拍控制系统36-40
• 3.2.1 APF电流环的无差拍控制设计36-38
• 3.2.2 APF电流环的无差拍控制仿真结果38-40
• 3.3 基于重复预测和状态观测的无差拍控制系统40-43
• 3.3.1 改进的APF电流环无差拍控制设计40-42
• 3.3.2 改进的APF电流环无差拍控制仿真结果42-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 APF电流环的谐振控制和重复控制研究44-75
• 4.1 基于内模原理的谐振控制和重复控制原理44-50
• 4.1.1 内模原理44-46
• 4.1.2 谐振控制原理46-47
• 4.1.3 重复控制原理47-50
• 4.2 基于谐振控制器电流环控制方法50-61
• 4.2.1 连续域下APF电流环谐振控制器设计51-54
• 4.2.2 APF电流环谐振控制器的离散化分析54-56
• 4.2.3 电网频率宽范围自适应谐振控制器设计56-58
• 4.2.4 仿真波形58-61
• 4.3 基于重复控制器电流环控制方法61-74
• 4.3.1 APF电流环重复控制系统61
• 4.3.2 PI控制器参数设计61-66
• 4.3.3 重复控制器参数设计66-69
• 4.3.4 电网频率宽范围自适应重复控制器设计69-71
• 4.3.5 仿真波形71-74
• 4.4 本章小结74-75
• 第五章 总结与展望75-77
• 5.1 本文工作总结75-76
• 5.2 未来工作展望76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-81
• 个人简历及攻读硕士期间的主要研究成果81-82

【参考文献】

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本文编号：995286