基于HHT变换的APF谐波检测及DC侧纹波电压控制研究

发布时间：2017-10-27 05:02

  本文关键词：基于HHT变换的APF谐波检测及DC侧纹波电压控制研究

  更多相关文章： 有源电力滤波器 希尔伯特黄变换 谐波检测 纹波电压 改进的PI控制

【摘要】：有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)不仅可以完成系统谐波的检测,而且可进行闪变的抑制及无功的补偿。在APF中因逆变器自身存在损耗,补偿电流又具有时变性,故造成APF直流侧电压发生衰减,或者产生较大的波动,同时大量的纹波也伴随其中。直流侧电压纹波受电容值以及补偿电流中混有的谐波的影响,故研究直流侧电容选取和纹波电压的关系,谐波检测以及稳定控制电压对于提高APF的谐波补偿效率至关重要。针对纹波电压问题,本文对纹波电压进行了计算分析。采用改进的PI控制方法,实现APF直流侧电压纹波的控制。通过仿真分析,验证了此方法的有效性。对谐波分布造成的电压纹波,将希尔伯特黄变换(Hilbert Huang Transform,HHT)应用到谐波检测当中,同时结合PR(Proportional Resonance,比例谐振)控制作为电流环控制器实现直流侧电压纹波的控制,并与传统的瞬时无功功率理论法作比较,验证了基于HHT变换谐波检测法具有更好的实时性。主要研究内容如下:(1)研究了HHT变换谐波检测法的应用。详细地分析HHT变换,通过构造预设信号,对其进行说明。同时利用HHT变换谐波检测法对其实现谐波的检测,求得各谐波分量的瞬时幅值、瞬时频率和瞬时相位。(2)研究了基于HHT变换的谐波检测法在APF谐波检测中的应用。将HHT变换法应用到谐波检测模块,对输入的电流信号进行EMD(Empirical Mode Decomposition,经验模态分解),得到各个IMF(Intrinsic Mode Function,固有模态函数),对其进行Hilbert变换,即可得到谐波分量完成谐波检测过程。(3)研究了APF直流侧纹波电压的产生机理,以及计算纹波电压的波动率和瞬时幅值,利用改进的PI控制器实现纹波电压的控制,同时使用SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation,空间矢量脉宽调制)法进行纹波电压控制。仿真结果表明,与传统PI控制法相比,利用改进的PI控制法,改善了系统补偿效果,减少了APF的能量交换。(4)研究了基于HHT变换谐波检测法在APF直流侧纹波电压控制中的应用。利用HHT变换谐波检测法进行谐波检测,观察直流侧电压纹波的大小,与瞬时无功功率理论作比较。同时采用电流环PR控制实现纹波电压的控制。仿真结果表明,基于HHT变换谐波检测法具有更好的跟踪性和实时性。
【关键词】：有源电力滤波器 希尔伯特黄变换 谐波检测 纹波电压 改进的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】：2016
【分类号】：TN713.8
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 选题背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 本文研究内容和安排12-13
• 2 有源电力滤波器的原理及谐波检测技术13-25
• 2.1 有源电力滤波器的原理13-17
• 2.1.1 有源电力滤波器的原理和特点13-14
• 2.1.2 有源电力滤波器的基本电路和数学模型的设计14-17
• 2.2 谐波电流检测及常见的几种检测方法17-18
• 2.3 基于瞬时无功功率理论谐波检测法18-24
• 2.3.1 瞬时无功功率理论18-21
• 2.3.2 基于瞬时无功功率理论的d-q谐波检测法21
• 2.3.3 基于瞬时无功功率理论的p-q谐波检测法21-23
• 2.3.4 基于瞬时无功功率理论的i_p-i_q谐波检测法23-24
• 2.4 小结24-25
• 3 基于HHT变换的APF谐波检测研究25-36
• 3.1 HHT的基本概念25-31
• 3.1.1 基本原理25-26
• 3.1.2 瞬时频率26-27
• 3.1.3 固有模态函数27
• 3.1.4 经验模态分解27-30
• 3.1.5 HHT的特点30-31
• 3.2 HHT变换的APF谐波检测分析31-35
• 3.2.1 Hilbert变换31-32
• 3.2.2 Hilbert谱分析32
• 3.2.3 HHT谐波检测仿真分析32-35
• 3.3 小结35-36
• 4 APF的直流侧纹波电压控制研究36-51
• 4.1 纹波电压的分析计算36-41
• 4.1.1 基于对称分量法的计算36-39
• 4.1.2 基于瞬时能量法的计算39-41
• 4.2 偏差平方值模糊PI控制器的设计41-44
• 4.2.1 模糊控制的概述和特点41-42
• 4.2.2 偏差平方值模糊PI控制器的设计42-44
• 4.3 比例谐振控制器的设计44-48
• 4.3.1 比例谐振控制器的原理44-46
• 4.3.2 比例谐振控制器无静差控制理论分析46-48
• 4.4 基于SVPWM的纹波电压控制48-50
• 4.5 小结50-51
• 5 系统仿真验证51-65
• 5.1 系统仿真模型搭建和参数设置51-52
• 5.2 直流侧纹波电压控制研究仿真分析52-56
• 5.3 基于HHT变换的APF谐波检测仿真分析和比较56-62
• 5.3.1 基于瞬时无功功率理论谐波检测仿真结果与分析58-59
• 5.3.2 基于HHT变换谐波检测仿真结果与分析59
• 5.3.3 两种谐波检测方法对比仿真结果分析59-62
• 5.4 基于HHT变换的APF直流侧纹波电压控制仿真分析62-63
• 5.5 小结63-65
• 结论65-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71
• 攻读学位期间的研究成果71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈雷;郑德忠;赵兴涛;廖文U，

本文编号：1102000