LCL型三电平有源电力滤波器的研究

发布时间：2020-11-18 22:31

　　 随着电力电子行业的快速发展,大功率且具有非线性、冲击性和不对称性的负荷大量接入带来了严重的谐波干扰,危及电力系统的稳定。有源电力滤波器是一种能够动态补偿谐波和无功的新型电力电子装置,可对用户或是电网中的谐波进行实时补偿,具有响应速度快、连续实时补偿的特点,因此广受关注,并出现了众多的电路拓扑结构和控制方案。本文针对LCL型三电平有源电力滤波器分析了三电平电路固有的电容电压不平衡问题并给出变比例因子的一种控制方法,有效地抑制了电容电压的不平衡；LCL滤波器的谐振尖峰会导致系统的不稳定,针对该问题,本文分析6种不同的无源阻尼技术,并对比各自优缺点和其应用价值；基于控制框图等效变换,推导出电容电流比例反馈阻尼方案,从控制上模拟一个虚拟电阻,进而实现与实际电阻相同的控制效果。为将电容电流反馈技术应用数字控制系统之中,本文对数字控制延时影响给LCL滤波器电容电流有源阻尼控制进行了详细分析,通过推导其在离散域的环路增益,最终给出了数字控制下保证系统稳定的电流反馈系数的约束条件；最后基于对频域的傅里叶谐波检测算法(Discrete Fourier Transform, FFT)与滑窗迭代傅里叶谐波检测算法(Recursive Discrete Fourier Transform, RDFT)的谐波检测理的研究,提出一种新的基于空间矢量滑窗迭代傅里叶谐波检测算法(Space-Vector Discrete Fourier Transform, SVFT),该算法利用正交矢量消除传统RDFT算法中的时变乘法因子,在较少的运算量的前提下可快速准确地提取指定次谐波分量。最终设计一台100A/400V三电平有源电力滤波器样机,采用基于TMX320F28377D双核控制芯片的全数字控制器,对本文提出的数学模型和相关理论进行实验验证。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TM761;TN713.8
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 研究背景及意义
    1.2 谐波的产生与危害
    1.3 有源电力滤波器的基本原理
    1.4 选题依据及本文的主要研究内容
    1.5 本论文的研究内容
    1.6 本章小结
2 LCL型三电平有源电力滤波器模型及其控制策略
    2.1 三电平有源电力滤波器的数学模型
    2.2 三电平有源电力滤波器的空间矢量控制技术
    2.3 三电平有源滤波器直流侧中点电压平衡
    2.4 三电平SVPWM及中点电压平衡控制策略仿真验证
    2.5 本章小结
3 抑制LCL滤波器谐振尖峰的阻尼技术
    3.1 谐振尖峰问题
    3.2 基本无源阻尼技术
    3.3 LCL的有源阻尼技术
    3.4 混合坐标系下电容电流反馈的实现
    3.5 本章小结
4 数字控制LCL电容电流反馈有源阻尼设计
    4.1 控制延时的机理
    4.2 控制延时下的电容电流反馈有源阻尼和其环路增益特性
    4.3 系统环路增益的离散域表达式及稳定约束条件
    4.4 电容电流反馈闭环稳定约束条件仿真实验验证
    4.5 本章小结
5 基于SVFT的基波与谐波检测方法的研究
    5.1 基于瞬时无功理论的谐波检测
    5.2 基于傅里叶分析的谐波检测
    5.3 基于空间矢量迭代傅里叶谐波检测法
    5.4 基于SVFT谐波检测仿真验证
    5.5 本章小结
6 三电平有源电力滤波器样机与实验
    6.1 实验平台系统主电路参数设计及器件选择
    6.2 控制系统软件设计
    6.3 实验及结论
    6.4 本章小结
7 总结与展望
    7.1 本文工作总结
    7.2 未来展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集

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本文编号：2889299