有源电力滤波器谐波检测与控制策略的研究

发布时间：2017-08-21 16:22

  本文关键词：有源电力滤波器谐波检测与控制策略的研究

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【摘要】：随着电力电子非线性装置的大量使用,电力系统谐波污染问题日益严重。有源电力滤波器(Active Power Filter, APF)以其在谐波补偿方面的良好性能,得到了人们广泛的关注。APF的主要研究内容包括：负载电流谐波分量的检测和谐波补偿电流的跟踪控制。本文以三相并联型有源电力滤波器为对象,对其上述两方面的关键技术进行研究。基于瞬时无功功率理论的p-q检测法、ip-iq检测法在谐波检测中得到了广泛的应用。p-q法仅在三相电压对称且无畸变时能准确检测出谐波及无功电流,ip-iq法在三相电压不对称和畸变条件下均能准确检测出基波正序电流,但在电压不对称条件下检测出的基波正序有功电流存在误差。本文提出一种基于旋转因子的ip-iq基波正序有功电流改进检测方法。利用旋转向量理论得出了三相电压不对称条件下传统ip-iq检测法的误差矢量信息,对其进行误差校正,从而获取了准确的基波正序有功电流。网侧电流控制方式不需要检测负载谐波电流,控制过程中网侧电流会对补偿电流指令产生反馈作用,属于闭环控制的范畴,因而具有较高的补偿精度。但网侧电流控制方式只能通过电压外环来调节电流的有功输出,负载突变时易造成直流侧电容电压的大幅波动且动态性能较差。本文采用一种基于无差拍控制的网侧电流直接控制方法,无差拍控制在αβ坐标系下实现,避免了复杂的多重解耦控制算法。介绍了线性预测法、重复预测法、自适应预测法,分别将其与无差拍控制结合起来应用到有源滤波器网侧电流无差拍控制中,改善了系统的动态性能。最后,在Matlab/Simulink环境下搭建了系统的仿真模型,对本文所提方法进行仿真验证。仿真实验结果表明本文提出的ip-iq改进检测法可以准确检测三相电压不对称下负载电流的基波正序有功分量。本文采用的基于无差拍控制的有源电力滤波器网侧电流控制法提高了系统的补偿精度,并且在负载突变工况下,具有良好的动态特性。
【关键词】：有源电力滤波器 谐波检测 网侧电流控制 无差拍控制 电流预测
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM761;TN713.8
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 谐波的危害及治理11-13
• 1.1.1 谐波问题概述11-12
• 1.1.2 谐波的危害12-13
• 1.1.3 谐波的治理13
• 1.2 有源电力滤波器13-18
• 1.2.1 有源电力滤波器的发展13-14
• 1.2.2 有源滤波器的工作原理14-15
• 1.2.3 有源滤波器的分类15-17
• 1.2.4 有源滤波器的控制策略17-18
• 1.3 本文主要研究内容18-19
• 第二章 APF的谐波检测方法19-31
• 2.1 基于瞬时无功功率检测法19-25
• 2.1.1 瞬时无功功率理论20-21
• 2.1.2 p-q检测法21-24
• 2.1.3 ip-iq检测法24-25
• 2.2 改进检测法25-30
• 2.2.1 基于旋转因子的误差分析26-28
• 2.2.2 误差角的求取28-29
• 2.2.3 改进检测法29-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第三章 基于网侧电流控制的有源电力滤波器31-47
• 3.1 网侧电流控制法31-35
• 3.1.1 谐波检测的不必要性31-32
• 3.1.2 电流控制的等效性32-34
• 3.1.3 网侧电流控制法原理34-35
• 3.2 网侧电流直接控制的APF数学模型35-36
• 3.3 网侧电流控制法性能分析36-39
• 3.3.1 电流环模型36-37
• 3.3.2 电压环模型37-39
• 3.4 网侧电流无差拍控制法39-43
• 3.5 指令电流预测43-46
• 3.5.1 线性预测法43-44
• 3.5.2 重复预测法44-45
• 3.5.3 自适应预测法45-46
• 3.6 本章小结46-47
• 第四章 有源电力滤波器的设计与仿真47-63
• 4.1 系统仿真参数选择47-48
• 4.1.1 直流侧电容电压的确定47
• 4.1.2 直流侧电容的选择47
• 4.1.3 交流侧电感值的选取47-48
• 4.2 谐波检测仿真48-55
• 4.2.1 负载电流分析48-49
• 4.2.2 p-q检测法49-52
• 4.2.3 ip-iq检测法52-53
• 4.2.4 改进检测法53-55
• 4.3 网侧电流控制仿真55-62
• 4.3.1 PI控制仿真55-56
• 4.3.2 线性预测法无差拍控制56-58
• 4.3.3 重复预测法无差拍控制58-60
• 4.3.4 自适应预测法无差拍控制60-62
• 4.4 本章小结62-63
• 总结与展望63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-70
• 攻读硕士学位期间发表学术论文70

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本文编号：713914