基于LCL滤波的并联有源电力滤波器关键技术研究
发布时间：2022-10-15 14:17
在我国工业和城镇化进程中,电力事业取得了长足的发展,但是由于大量电力电子装置的广泛应用,输配电环节和用电终端的非线性负载大量增加,引起电网电流、电压波形畸变,造成电网的谐波污染,影响了电网的安全稳定运行,因此改善电能质量,提高电网功率因数,已经成为电力行业迫切需要解决的重要课题。并联有源电力滤波器（Active Power Filter, APF）是一种电能质量综合治理装置,能够对电网谐波、无功、不平衡等电能质量问题综合治理。与传统的无源补偿装置相比,APF具有稳态补偿精度高、动态响应速度快、补偿方式灵活、不易与电网产生谐振等优点,对改善电网电能质量、保证电力系统的稳定可靠发挥重要作用。本研究围绕基于LCL滤波的并联有源电力滤波器的若干关键技术问题进行深入研究和探讨。首先,建立了基于LCL滤波的APF在各坐标系下的连续时间模型。在此基础上,详细地分析了APF三相PWM逆变桥在不同采样和调制方式的延时及其影响。其次,对LCL滤波器的特性进行了分析,阐述了LCL滤波器无源阻尼方法的特征及其相应的改进措施,通过控制框图等效变换法,推导了基于状态变量反馈的LCL滤波器有源阻尼方法,并分析了其变...
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 电网谐波问题及治理
1.2.1 谐波的产生及其危害
1.2.2 谐波抑制方法
1.3 有源电力滤波器发展概述与分类
1.3.1 有源电力滤波器发展历史与现状
1.3.2 有源电力滤波器的分类及拓扑
1.4 并联有源电力滤波器的关键技术和研究现状
1.4.1 谐波检测技术
1.4.2 并网同步锁相技术
1.4.3 APF输出滤波器
1.4.4 LCL滤波器谐振阻尼方法
1.4.5 APF电流控制策略
1.5 本文主要研究内容
第2章 基于LCL滤波的APF系统模型
2.1 三相有源电力滤波器数学模型
2.1.1 APF的基本工作原理和功能
2.1.2 基于LCL滤波的APF数学模型
2.2 PWM变换器延迟及其影响分析
2.3 本章小结
第3章 基于LCL滤波的APF谐振阻尼方法
3.1 引言
3.2 LCL滤波器原理与特性
3.3 LCL滤波器阻尼方法分析
3.3.1 无源阻尼方法分析及其改进措施
3.3.2 有源阻尼方法分析
3.4 无电容电流传感器的源侧电流阻尼控制方法
3.4.1 传统的LCL型APF控制方法
3.4.2 源侧电流控制的等效变换推导与分析
3.4.3 电流双环控制策略
3.4.4 实验验证与分析
3.5 基于单网侧电感电流反馈的LCL无阻尼控制方法
3.5.1 逆变器侧电流反馈和网侧电感电流反馈控制方法对比分析
3.5.2 单网侧电感电流反馈无阻尼控制方法的稳定分析
3.5.3 实验验证与分析
3.6 本章小结
第4章 高性能谐波电流控制方法
4.1 引言
4.2 具有快速暂态响应的APF重复控制策略
4.2.1 重复控制的基本原理
4.2.2 重复控制器的结构
4.2.3 快速暂态响应重复控制方法
4.2.4 补偿校正器设计
4.2.5 实验验证与分析
4.3 基于降阶广义积分器的APF选择性谐波补偿算法
4.3.1 降阶广义积分器
4.3.2 ROGI相序解耦特性
4.3.3 改进型ROGI及其离散化实现
4.3.4 选择性谐波补偿策略
4.3.5 实验验证与分析
4.4 本章小结
第5章 恶劣电网条件下的同步锁相方法
5.1 引言
5.2 电网电压畸变情况下的锁相环建模
5.2.1 电网电压畸变情况下的三相电压矢量
5.2.2 SRF-PLL基本原理与小信号模型
5.3 适用于电网畸变条件下的频率自适应MA-PLL
5.3.1 滑动平均滤波器特性
5.3.2 频率自适应滑动平均滤波器锁相环
5.3.3 参数设计与选取
5.3.4 实验验证与分析
5.4 具有快速动态响应的改进型MA-PLL
5.4.1 改进型滑动平均滤波器
5.4.2 具有快动态响应的改进滑动平均滤波锁相环
5.4.3 实验验证与分析
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 未来展望
参考文献
附录
攻读博士学位期间科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]有源电力滤波器精确反馈线性化准滑模变结构控制[J]. 杨龙月,刘建华,王崇林. 中国电机工程学报. 2014(33)
[2]并联有源滤波器LCL滤波器特性分析及设计方法[J]. 侯睿,武健,徐殿国. 电工技术学报. 2014(10)
[3]无负载侧谐波检测的有源滤波器自适应预测算法[J]. 张宸宇,梅军,郑建勇,郭邵卿,周福举. 电力自动化设备. 2014(06)
[4]基于自适应原理的改进型FBD谐波电流检测算法[J]. 施烨,吴在军,窦晓波,胡敏强,赵波. 电网技术. 2014(04)
[5]基于极点配置的LCL滤波并网逆变器电流控制策略[J]. 许津铭,谢少军,唐婷. 电力系统自动化. 2014(03)
[6]改进谐波分次检测结合集中电流环的APF谐波独立控制实现[J]. 曹武,江楠,刘康礼,赵剑锋. 中国电机工程学报. 2014(03)
[7]消除直流分量影响的并网变流器同步参考坐标系锁相环方法[J]. 杜雄,刘延东,孙鹏菊,周雒维. 电工技术学报. 2013(12)
[8]基于频率自适应广义积分控制器选择性谐波电流控制策略[J]. 谢川,贺超,闫辉,杨华,陈国柱. 电工技术学报. 2013(09)
[9]逆变器侧电流反馈的LCL滤波并网逆变器参数设计[J]. 阚加荣,谢少军,吴云亚,姚志垒,胡国文,陈荣. 电力系统自动化. 2013(17)
[10]基于改进型自适应锁相环的特定次谐波补偿算法在APF中的应用[J]. 刘扬,谭国俊. 电工技术学报. 2013(05)
博士论文
[1]数字控制大容量并联型APF关键技术研究[D]. 谢川.浙江大学 2012
[2]高效无功与谐波动态控制方法及应用研究[D]. 帅智康.湖南大学 2011
[3]电力谐波有源补偿新方法的研究[D]. 杜雄.重庆大学 2005
本文编号：3691459
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
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致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 电网谐波问题及治理
1.2.1 谐波的产生及其危害
1.2.2 谐波抑制方法
1.3 有源电力滤波器发展概述与分类
1.3.1 有源电力滤波器发展历史与现状
1.3.2 有源电力滤波器的分类及拓扑
1.4 并联有源电力滤波器的关键技术和研究现状
1.4.1 谐波检测技术
1.4.2 并网同步锁相技术
1.4.3 APF输出滤波器
1.4.4 LCL滤波器谐振阻尼方法
1.4.5 APF电流控制策略
1.5 本文主要研究内容
第2章 基于LCL滤波的APF系统模型
2.1 三相有源电力滤波器数学模型
2.1.1 APF的基本工作原理和功能
2.1.2 基于LCL滤波的APF数学模型
2.2 PWM变换器延迟及其影响分析
2.3 本章小结
第3章 基于LCL滤波的APF谐振阻尼方法
3.1 引言
3.2 LCL滤波器原理与特性
3.3 LCL滤波器阻尼方法分析
3.3.1 无源阻尼方法分析及其改进措施
3.3.2 有源阻尼方法分析
3.4 无电容电流传感器的源侧电流阻尼控制方法
3.4.1 传统的LCL型APF控制方法
3.4.2 源侧电流控制的等效变换推导与分析
3.4.3 电流双环控制策略
3.4.4 实验验证与分析
3.5 基于单网侧电感电流反馈的LCL无阻尼控制方法
3.5.1 逆变器侧电流反馈和网侧电感电流反馈控制方法对比分析
3.5.2 单网侧电感电流反馈无阻尼控制方法的稳定分析
3.5.3 实验验证与分析
3.6 本章小结
第4章 高性能谐波电流控制方法
4.1 引言
4.2 具有快速暂态响应的APF重复控制策略
4.2.1 重复控制的基本原理
4.2.2 重复控制器的结构
4.2.3 快速暂态响应重复控制方法
4.2.4 补偿校正器设计
4.2.5 实验验证与分析
4.3 基于降阶广义积分器的APF选择性谐波补偿算法
4.3.1 降阶广义积分器
4.3.2 ROGI相序解耦特性
4.3.3 改进型ROGI及其离散化实现
4.3.4 选择性谐波补偿策略
4.3.5 实验验证与分析
4.4 本章小结
第5章 恶劣电网条件下的同步锁相方法
5.1 引言
5.2 电网电压畸变情况下的锁相环建模
5.2.1 电网电压畸变情况下的三相电压矢量
5.2.2 SRF-PLL基本原理与小信号模型
5.3 适用于电网畸变条件下的频率自适应MA-PLL
5.3.1 滑动平均滤波器特性
5.3.2 频率自适应滑动平均滤波器锁相环
5.3.3 参数设计与选取
5.3.4 实验验证与分析
5.4 具有快速动态响应的改进型MA-PLL
5.4.1 改进型滑动平均滤波器
5.4.2 具有快动态响应的改进滑动平均滤波锁相环
5.4.3 实验验证与分析
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 未来展望
参考文献
附录
攻读博士学位期间科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]有源电力滤波器精确反馈线性化准滑模变结构控制[J]. 杨龙月,刘建华,王崇林. 中国电机工程学报. 2014(33)
[2]并联有源滤波器LCL滤波器特性分析及设计方法[J]. 侯睿,武健,徐殿国. 电工技术学报. 2014(10)
[3]无负载侧谐波检测的有源滤波器自适应预测算法[J]. 张宸宇,梅军,郑建勇,郭邵卿,周福举. 电力自动化设备. 2014(06)
[4]基于自适应原理的改进型FBD谐波电流检测算法[J]. 施烨,吴在军,窦晓波,胡敏强,赵波. 电网技术. 2014(04)
[5]基于极点配置的LCL滤波并网逆变器电流控制策略[J]. 许津铭,谢少军,唐婷. 电力系统自动化. 2014(03)
[6]改进谐波分次检测结合集中电流环的APF谐波独立控制实现[J]. 曹武,江楠,刘康礼,赵剑锋. 中国电机工程学报. 2014(03)
[7]消除直流分量影响的并网变流器同步参考坐标系锁相环方法[J]. 杜雄,刘延东,孙鹏菊,周雒维. 电工技术学报. 2013(12)
[8]基于频率自适应广义积分控制器选择性谐波电流控制策略[J]. 谢川,贺超,闫辉,杨华,陈国柱. 电工技术学报. 2013(09)
[9]逆变器侧电流反馈的LCL滤波并网逆变器参数设计[J]. 阚加荣,谢少军,吴云亚,姚志垒,胡国文,陈荣. 电力系统自动化. 2013(17)
[10]基于改进型自适应锁相环的特定次谐波补偿算法在APF中的应用[J]. 刘扬,谭国俊. 电工技术学报. 2013(05)
博士论文
[1]数字控制大容量并联型APF关键技术研究[D]. 谢川.浙江大学 2012
[2]高效无功与谐波动态控制方法及应用研究[D]. 帅智康.湖南大学 2011
[3]电力谐波有源补偿新方法的研究[D]. 杜雄.重庆大学 2005
本文编号：3691459
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