基于瞬时无功功率的电力有源滤波器研究
本文选题:电力有源滤波器 + 瞬时无功功率 ; 参考:《辽宁工业大学》2017年硕士论文
【摘要】:当今庞大的电力电子装置在各个领域中的应用,为电网带来了严重的谐波污染问题。电力有源滤波器作为一种新型的主动式的谐波和无功电流补偿装置,对电网的谐波治理和无功补偿起到了良好的作用。本文设计出一种谐波检测速度快、谐波补偿精度高的电力有源滤波器,能有效的解决电网谐波污染问题。论文首先论述了课题的研究背景及意义,分析了APF的研究现状。深入的探究了电力有源滤波器的结构和工作原理,针对瞬时无功功率理论的谐波检测算法搭建了Simulink仿真模型,从仿真结果得出传统的谐波检测方法存在较大的时延问题,且电流控制不能实现无静差快速跟踪。为了提高电力有源滤波器的谐波检测速度和电流补偿精度,在指令电流运算部分研究设计了基于变步长的LMS低通滤波器,以提高谐波检测的响应速度;在补偿电流发生部分采用重复控制和PI控制相结合的方法实现对补偿电流的复合控制,提高APF的补偿精度。搭建了完整的APF仿真模型,验证了研究方法的可行性。最后,对电力有源滤波器的软硬件进行了研究设计。在电力有源滤波器低通滤波器的研究过程中,本文采用逐步深入的研究过程。从传统的二阶Butterworth滤波器到积分滤波器再到定步长的LMS滤波器,最后设计了变步长的LMS低通滤波器,提升了谐波检测的自适应能力和响应速度。对各种研究方法分别搭建了仿真模型,清晰地对比了各个方法的研究结果。在电流跟踪控制方面采用复合控制方法,较好的对指令电流实现跟踪控制,为SVPWM控制的实现,以及直流侧电压控制奠定了坚实的基础。研究表明:基于瞬时无功功率的变步长的LMS谐波检测算法,结构简单明确、响应速度快、自适应能力强,提高了谐波检测性能;复合电流控制算法实现了对指令电流快速的、无静差的跟踪控制;SVPWM算法使得系统的开关频率固定,一定程度上减小了开关损耗;直流电压PI控制提高了APF补偿系统的稳定性。论文所建立的APF满足了电网谐波和无功电流补偿的要求,为进一步的理论和实践研究提供了理论支撑。
[Abstract]:Nowadays, the application of large power electronic devices in various fields has brought serious harmonic pollution to the power grid. As a new type of active harmonic and reactive current compensation device, active power filter (APF) plays a good role in harmonic control and reactive power compensation. In this paper, a kind of active power filter with high harmonic detection speed and high harmonic compensation accuracy is designed, which can effectively solve the problem of harmonic pollution in power network. Firstly, the paper discusses the research background and significance of the subject, and analyzes the research status of APF. In this paper, the structure and working principle of active power filter (APF) are deeply explored, and the Simulink simulation model is built for the harmonic detection algorithm of instantaneous reactive power theory. From the simulation results, it is concluded that the traditional harmonic detection method has a large delay problem. And the current control can not realize the fast tracking without static error. In order to improve the harmonic detection speed and current compensation accuracy of active power filter (APF), the LMS low-pass filter based on variable step size is designed in the instruction current operation part to improve the response speed of harmonic detection. In the part of compensation current generation, the combination of repetitive control and Pi control is used to realize the compound control of compensation current, and the compensation precision of APF is improved. A complete APF simulation model is built to verify the feasibility of the research method. Finally, the hardware and software of APF are studied and designed. In the research process of low-pass filter of active power filter, this paper adopts step-by-step research process. From the traditional second-order Butterworth filter to the integral filter to the fixed-step LMS filter, the variable step size LMS low-pass filter is designed, which improves the adaptive ability and response speed of harmonic detection. The simulation models of various research methods are built, and the research results of each method are clearly compared. In the aspect of current tracking control, the compound control method is used to realize the command current tracking control, which lays a solid foundation for the realization of SVPWM control and DC side voltage control. The research shows that the LMS harmonic detection algorithm based on instantaneous reactive power with variable step size has simple structure, fast response speed, strong adaptive ability, and improves the harmonic detection performance. The static error free tracking control (SVPWM) algorithm makes the switching frequency of the system fixed and reduces the switching loss to a certain extent, and the DC voltage Pi control improves the stability of the APF compensation system. The APF established in this paper meets the requirements of harmonic and reactive current compensation, and provides theoretical support for further theoretical and practical research.
【学位授予单位】:辽宁工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM761;TN713.8
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,本文编号:1938778
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