有源电力滤波系统的LCL滤波器研究

发布时间：2017-07-07 05:02

  本文关键词：有源电力滤波系统的LCL滤波器研究

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【摘要】：近年随着电力需求的增加,电网结构愈加复杂,导致电能质量问题日渐突出,谐波问题亟待进行综合治理和补偿。有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)作为谐波补偿的有效装置受到广泛关注,APF系统中功率器件的开通和关断会产生大量的开关次及其倍频次谐波,LCL型输出滤波器能够很好地滤除这些高次谐波,因此,研究LCL滤波器对提高APF的系统性能、推广其应用尤为重要。本文以三相三线制APF为研究对象,重点研究LCL滤波器的参数设计和阻尼策略。针对基于LCL滤波器的三相三线制APF系统,建立不同坐标系下的数学模型,通过分析比较,选择合适的数学模型,为控制系统的设计提供理论基础。分析基于空间矢量调制(Space Vector Modulation,SVM)策略的逆变器输出电压谐波特性和LCL滤波器的工作原理,结合APF的输出特性,给出滤波器设计的约束因素,并且分析各独立参数之间的关系,制定理想电网条件下的LCL滤波器参数设计限制条件和步骤;考虑电网阻抗的影响,对理想电网条件下制定的参数设计步骤进行修正,并结合实例进行LCL滤波器参数设计和仿真分析,验证参数设计方案的有效性。由于LCL滤波器固有的谐振特性,本文着重对LCL滤波器的阻尼方法进行分析研究。针对无源阻尼法,首先从传递函数的角度分析无源阻尼法实现谐振抑制的机理,从系统稳定裕度、高频谐波衰减能力和功率损耗三个方面入手,分析讨论阻尼电阻的引入对系统性能产生的影响;针对有源阻尼法,对基于虚拟电阻和基于陷波滤波器的两种有源阻尼方法进行分析研究,阐述虚拟电阻法与无源阻尼法之间的转换关系,以及虚拟电阻法与基于陷波滤波器的有源阻尼法之间的内在联系;离散域对陷波滤波器参数进行设计,解决陷波滤波器离散过程中心频率的偏移问题;最后结合实例仿真验证三种阻尼方法的有效性。利用LCL滤波的三相三线APF实验平台对本文所研究的内容进行实验验证,实验结果证明本文所研究的LCL滤波器参数设计、无源阻尼法和有源阻尼法的有效性,LCL滤波器能够有效阻止高频纹波电流进入电网,具有较好的谐波补偿性能,改善了电网电能质量。
【关键词】：有源电力滤波器 LCL滤波器 电网阻抗 阻尼方法
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM761
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 1 绪论17-25
• 1.1 课题研究背景及意义17-18
• 1.2 LCL滤波器研究现状及分析18-22
• 1.3 补偿电流控制策略22-24
• 1.4 本文的主要研究内容24-25
• 2 基于LCL滤波器的APF数学模型25-34
• 2.1 三相静止abc坐标系下的数学模型26-29
• 2.2 两相静止 αβ 坐标系下的数学模型29-31
• 2.3 两相旋转dq坐标系下的数学模型31-33
• 2.4 本章小结33-34
• 3 LCL输出滤波器的参数设计34-53
• 3.1 基于二重傅里叶积分的PWM输出电压谐波分析34-36
• 3.2 LCL滤波器原理分析36-38
• 3.3 忽略电网阻抗时LCL滤波器的参数设计38-47
• 3.4 考虑电网阻抗时LCL滤波器的参数设计47-52
• 3.5 本章小结52-53
• 4 LCL滤波器的阻尼方法研究53-68
• 4.1 无源阻尼法研究53-58
• 4.2 有源阻尼法研究58-67
• 4.3 本章小结67-68
• 5 实验研究68-75
• 5.1 系统结构68-70
• 5.2 实验结果与分析70-74
• 5.3 本章小结74-75
• 6 总结与展望75-77
• 参考文献77-82
• 附录82-83
• 作者简历83-85
• 学位论文数据集85

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本文编号：528874