三相有源电力滤波器电流控制策略的研究

发布时间：2017-03-22 01:03

  本文关键词：三相有源电力滤波器电流控制策略的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着电力工业的快速发展,各种谐波源不断增加,电能质量污染治理工作也越来越受重视,电能质量改善及节能控制产品的市场规模在迅速扩大。有源电力滤波器就是电能质量改善装置中的一种,其主要功能是滤除谐波,现在正得到广泛关注和研究。本文给出了电流控制策略中影响补偿性能两个关键环节的研究。这两个关键环节为指令电流的选取和指令电流跟踪控制。选取不同的指令电流会直接影响有源电力滤波器电流补偿时的动态响应速度。采用负载侧电流检测提取指令电流时,需要检测分离出谐波作为指令电流。该过程使用的低通滤波器会造成动态响应延时,影响补偿响应性能。本文提出了直接检测电网侧电流作为指令电流的方法。该方法不需要出分离谐波,从而可以缩短电流补偿时动态响应的延时,而且减少了检测量和计算量,降低了程序设计的复杂性。还给出了从电网侧检测提取指令电流进行补偿的控制策略及参数设计,从理论上证明了该方法的可行性,并通过仿真验证了采用电网侧电流作为指令电流方法的优势。影响有源电力滤波器补偿性能的另一大关键因素为指令电流跟踪控制。本文分析了传统的PI控制、PR控制和重复控制在指令电流跟踪控制时各自存在的优缺点。针对传统PR控制器,改进得到了一种矢量谐振控制器。该控制器在谐振点具有抗干扰能力更强和增益更大的优势,运用到电流补偿控制中可以提高谐波补偿的精度。本文还对该控制器在数字化控制系统中数字控制器的形式进行了详细设计。最后给出采用电网侧电流作为指令电流,并使用矢量谐振控制器进行电流控制时有源电力滤波器补偿前后的仿真波形以及各次谐波分析,证明了该控制策略能进一步降低各次谐波含量,提高补偿精度。最后对有源电力滤波器中的主电路和控制电路进行了实际设计,并搭建了样机平台,给出了模拟信号调试、三相PWM调制波、负载电流补偿以及负载突加时补偿的实验波形,说明了本文设计的有源电力滤波器工作原理和研究的电流控制策略的正确性。
【关键词】：有源电力滤波器 电流控制策略 网侧电流检测 矢量谐振控制器
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM761;TN713.8
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 引言10-15
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 国内外研究现状及分析11-12
• 1.3 APF电流控制技术的发展12-13
• 1.3.1 指令电流的检测方法12-13
• 1.3.2 指令电流跟踪控制策略13
• 1.4 本文主要研究内容13-15
• 第2章 APF概述与指令电流检测技术15-30
• 2.1 有源电力滤波器的概述15-18
• 2.1.1 APF滤波工作的整体介绍15-16
• 2.1.2 APF数学模型的建立16-18
• 2.2 负载侧电流检测方法18-21
• 2.2.1 负载侧电流检测方法控制结构18-19
• 2.2.2 p-q检测法19-21
• 2.3 电网侧检测方式21-25
• 2.3.1 电网侧检测提取指令电流理论21-22
• 2.3.2 电网侧电流检测方式的控制结构22
• 2.3.3 电网侧电流检测时APF系统控制策略22-23
• 2.3.4 电网侧检测控制策略下参数设计23-25
• 2.4 系统仿真与结果分析25-28
• 2.4.1 APF的仿真模型的搭建25-26
• 2.4.2 仿真结果及分析26-28
• 2.5 本章小结28-30
• 第3章 有源电力滤波器电流控制策略分析30-40
• 3.1 PI控制器30-35
• 3.1.1 PI控制原理及特点30
• 3.1.2 PI控制器控制策略30-35
• 3.2 谐振控制器35-37
• 3.2.1 谐振控制的特点概述35
• 3.2.2 PR控制器的设计及控制结构35-37
• 3.3 重复控制器37-39
• 3.3.1 重复控制原理及特点37-38
• 3.3.2 重复控制器的设计38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 矢量谐振电流控制策略研究40-50
• 4.1 矢量谐振控制器的提出及性能分析40-41
• 4.2 矢量谐振控制下APF系统电流控制策略41-45
• 4.3 APF数字化控制系统设计45-49
• 4.3.1 数字化过程对被控对象的影响45-46
• 4.3.2 VPI控制器离散化设计46-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第5章 装置设计及实验调试50-67
• 5.1 主电路参数设计50-57
• 5.1.1 APF装置中容量S的选择51-52
• 5.1.2 直流侧部分52-53
• 5.1.3 APF侧并联的交流电感值计算53
• 5.1.4 开关器件的选择53-54
• 5.1.5 IGBT驱动电路54-57
• 5.2 控制电路部分57-64
• 5.2.1 主控制器部分59-60
• 5.2.2 AD转换芯片的选择60-62
• 5.2.3 电压电流检测部分设计62-64
• 5.3 样机调试实验波形及分析64-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第6章 总结与展望67-68
• 6.1 总结67
• 6.2 展望67-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-73
• 附录1 有源电力滤波器样机73

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本文编号：260570