LCL型APF的模型预测电流控制研究

发布时间：2020-12-17 20:50

　　随着电力电子设备在电网系统的日益普及,谐波污染现象愈发严重,有源电力滤波器(Active Power Filter,简称为APF)是谐波抑制的重要装置,其电流控制策略的有关研究受到广泛关注。本文对三相三线制LCL型APF中的模型预测电流控制策略进行了研究,具体内容包括以下方面。建立了LCL型滤波器连接的APF电路模型并完成参数设计。对三相三线制LCL型APF完成数学建模,设计了直流侧母线电压、直流侧电容以及交流侧总电感,计算了LCL滤波器的参数范围并对比了不同参数下的LCL滤波器的滤波性能,选取适当的无源阻尼参数实现LCL谐振抑制,之后通过仿真验证了无源阻尼具有良好的谐振抑制效果。对LCL滤波型APF的模型预测电流控制策略与直流侧母线电压闭环PI控制器进行了设计,并研究了长视野模型预测电流控制。根据数学模型来建立LCL型APF的电流预测模型,采用模型预测控制实现APF对指令电流的跟踪,仿真验证了上述预测模型的可行性。为提高APF的系统稳定性和电流补偿效果,需要设计直流侧母线电压闭环PI控制器并进行分析,使直流侧母线电压保持稳态。由于单步模型预测算法具有一定保守性,运用具有长预测视野的模... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景和意义
        1.1.1 谐波的产生与危害
        1.1.2 谐波的标准
        1.1.3 谐波抑制方法的研究现状
    1.2 APF主电路拓扑的研究现状
        1.2.1 按主电路结构分类
        1.2.2 按接线方式分类
    1.3 补偿电流控制方法的国内外研究现状
        1.3.1 滞环控制
        1.3.2 三角载波电流控制
        1.3.3 比例积分控制
        1.3.4 空间矢量控制
        1.3.5 比例谐振控制
        1.3.6 重复控制
        1.3.7 模型预测控制
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 LCL型 APF的数学模型建立与参数设计
    2.1 引言
    2.2 LCL型 APF数学模型的建立
    2.3 LCL型 APF主电路参数设计
        2.3.1 APF容量的选取
        2.3.2 直流侧母线电压及电容的选取
        2.3.3 交流侧总电感的选取
    2.4 LCL滤波器性能分析及参数选取
        2.4.1 换流器侧电感占总电感比例和滤波性能的关系
        2.4.2 滤波电容和滤波性能的关系
        2.4.3 阻尼电阻和滤波性能的关系
    2.5 本章小结
第3章 LCL型 APF模型预测控制成本函数的选取与视野的确定
    3.1 引言
    3.2 LCL型 APF模型预测控制成本函数的选取
        3.2.1 建立LCL型 APF预测模型
        3.2.2 选取成本函数
    3.3 直流侧母线电压控制
        3.3.1 直流侧母线电压传递函数
        3.3.2 直流侧电压PI控制
    3.4 长视野模型预测电流控制
    3.5 仿真分析
        3.5.1 LCL型 APF模型预测控制仿真分析
        3.5.2 直流侧电压PI控制仿真分析
        3.5.3 长视野模型预测电流控制仿真分析
    3.6 本章小结
第4章 模型预测控制的参考电流计算方法改进
    4.1 引言
    4.2 参考电流直接预测方法
    4.3 有源阻尼谐振抑制
        4.3.1 典型虚拟阻尼方法的对比分析
        4.3.2 滤波电容并联虚拟阻尼模型预测
    4.4 仿真验证
        4.4.1 参考电流直接预测方法仿真分析
        4.4.2 滤波电容并联虚拟阻尼策略仿真
    4.5 本章小结
第5章 多目标成本函数模型预测控制
    5.1 引言
    5.2 多目标成本函数的基本原理
    5.3 运用多目标成本函数抑制LCL谐振
    5.4 运用多目标成本函数降低开关频率
    5.5 仿真验证
        5.5.1 运用多目标成本函数抑制LCL谐振仿真分析
        5.5.2 运用多目标成本函数降低开关频率仿真分析
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]有限集模型预测控制在电力电子系统中的研究现状和发展趋势[J]. 柳志飞,杜贵平,杜发达.  电工技术学报. 2017(22)
[2]基于模型预测控制的有源电力滤波器开关损耗优化设计[J]. 尚姝钰,陈豪,姜素霞,吕恒志,陶涛,崔光照.  轻工学报. 2017(02)
[3]APF直流侧电压波动原因及稳定控制研究[J]. 魏建军,胡治国,艾永乐.  河南理工大学学报(自然科学版). 2015(04)
[4]基于误差迭代PI和改进重复控制的APF补偿电流控制[J]. 徐群伟,钟晓剑,胡健,陈国柱.  电力系统自动化. 2015(03)
[5]基于预测控制的有源电力滤波器选择性谐波补偿方法[J]. 李国华,张影,汪玉凤,孙强.  电网技术. 2014(10)
[6]基于PR控制的光伏并网电流优化控制[J]. 孟建辉,石新春,付超,王毅,李鹏,魏德冰.  电力自动化设备. 2014(02)
[7]基于重复控制的DSTATCOM补偿电流控制[J]. 杨昆,陈国柱.  电力系统自动化. 2013(10)
[8]基于有源阻尼的并联有源滤波器输出LCL滤波器设计[J]. 王盼,刘飞,查晓明.  电力自动化设备. 2013(04)
[9]有源电力滤波器的主电路设计与仿真[J]. 程诚,廖冬初,熊琦.  湖北工业大学学报. 2010(01)
[10]多同步旋转坐标系下指定次谐波电流控制[J]. 张树全,戴珂,谢斌,余蜜,康勇.  中国电机工程学报. 2010(03)

博士论文
[1]三相逆变器及其并联系统预测控制研究[D]. 沈坤.湖南大学 2012
[2]并联有源电力滤波器实用关键技术的研究[D]. 陈仲.浙江大学 2005

硕士论文
[1]LCL型有源电力滤波器的模型预测控制策略研究[D]. 宋辉.西安理工大学 2018
[2]并联型有源电力滤波器的研究与设计[D]. 王天旺.西安科技大学 2018
[3]三相四开关APF指定次谐波补偿技术的研究[D]. 徐大诏.江苏大学 2016



本文编号：2922684