模块化有源滤波器装备研制

发布时间：2017-12-11 10:23

  本文关键词：模块化有源滤波器装备研制

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【摘要】：近年来,随着越来越多的非线性负载接入电网,电力系统谐波污染日趋严重,谐波泛滥影响着电网的安全经济运行。随着国家节能减排的战略不断深入,电网谐波治理已成为绿色能源的重要组成部分。有源滤波器(Active Power Filter, PPF)通过向电网注入补偿电流来抵消负载所产生的动态谐波电流和无功电流,广泛应用于各种工业及民用场合。模块化装备具有便于容量扩展、所占体积小且功率密度大、通用性好等优点,而且在成本方面也大大降低、便于维修,逐渐取代了传统的柜式APF。本文以380V/100A模块化三相三线APF装置研发为背景,就采样滤波电路参数设计、APF电流内环控制方法、装置硬件电路及控制系统设计等问题进行了研究。(1)推导了APF电流内环在连续域的等值数学模型,在反馈回路的滤波电路设计中,电阻、电容参数大小的选取直接决定着采样通道截止频率的高低,当截止频率选取不当时,会引入谐振峰值,影响APF的补偿性能及装置的稳定性。本文通过BODE图详细分析了反馈回路滤波电路的阶数选取以及R、C参数选取对APF电流内环的影响,从而提出了一种RC滤波电路的参数设计方法。(2)阐述了传统无差拍控制方法的原理,考虑到控制延时环节不可避免的存在,论文分析了带延时环节的z域无差拍离散控制模型,并讨论了输出电路滤波电感取值变化对系统鲁棒性的影响。而控制器的延时在很大程度上会影响APF装置的补偿性能。对此,本文提出了一种简单的预测电流控制方法,对采样的电网电压,逆变器输出电流都作了超前一个控制周期的预测,减小了延时以及电感量变化对系统的影响,增强系统的鲁棒性。并根据z域内的电流内环传递函数对系统进行了稳定性分析,给出了控制参数的选取方法。搭建了APF仿真模型,仿真结果验证了控制策略的有效性和可行性。(3)完成了模块化APF主电路参数、三相输出滤波电感、以及散热系统的设计。论文对控制系统的硬件设计和软件编写进行了详述,构建了基于DSP+FPGA双核架构的主控制器,并完成系统硬件保护电路、电网电压过零电路、液晶显示电路的设计。最后以此为基础,研制了380V/100A的模块化有源滤波装置,样机实验结果验证了本文所做研究的有效性和实用价值。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM761;TN713.8
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本文编号：1278105