三相三线并联型有源电力滤波器的研究

发布时间:2017-12-31 10:21

  本文关键词:三相三线并联型有源电力滤波器的研究 出处:《陕西科技大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


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【摘要】:随着工业化进程的不断加快,电力电子设备在现代工业生产中所扮演的角色越来越重要,这使得电网中的谐波和无功污染问题日趋严重。如何解决电网中谐波和无功污染问题,正在受到广泛的关注。有源电力滤波器被公认为解决谐波和无功污染问题最有效的手段之一,已成众多学者的研究对象。目前,有源电力滤波器在日本及欧美等国家的工业生产中获得广泛应用,在国内的应用也日渐成熟。因此,对有源电力滤波器中关键技术的研究具有非常重要的意义。本文以三相三线并联型有源电力滤波器为研究对象,对其中的关键技术进行研究,具体的研究内容可以总结为以下几个方面:(1)对三相三线并联型有源电力滤波器的工作原理分析,确定本文所研究的有源电力滤波器的主电路结构。推导出该主电路在静止坐标系下的数学模型,并将静止坐标系下的数学模型变换到旋转坐标系中。最终推导出系统在旋转坐标系下的数学模型框图,方便了后续系统电流控制器的设计。(2)基于瞬时无功功率理论的i_p-i_q谐波电流检测法设计。由于锁相环的锁相精度对i_p-i_q谐波电流检测法的性能有直接影响,为了确保i_p-i_q检测法的性能,本文设计了锁相精度较高的DSOGI-SPLL。(3)通过对滞环控制、无差拍控制、PI控制、重复控制和准比例谐振控制等控制策略的优缺点进行分析,设计出适合本文的无差拍控制器、准比例谐振控制器和PI+重复控制器,同时完成了直流侧电压外环控制器的设计。并在Matlab中建立系统的仿真模型,对所设计的控制器进行仿真对比。(4)搭建了一台容量为3kVA,以DSP28335为控制核心的三相三线并联型有源电力滤波器实验样机,进行实验验证。利用基于模型设计的方法,自动生成核心代码,并对所生成的代码进行软件在环测试,验证了所生成代码的正确性。通过所生成的核心代码,结合手写的底层代码,完成系统的软件设计。基于模型设计的方法避免了传统电力电子设备开发模式的缺点,较大地缩短了系统的开发周期,提高了开发效率。结合系统的软件部分,在所设计的实验样机上进行实验,并对实验结果进行分析对比。仿真和实验结果表明,本文所设计的三相三线并联型有源电力滤波器系统可将电网电流THD控制在5%以内,具有良好的谐波补偿功能,验证文中所设计的锁相环、i_p-i_q谐波电流检测法以及系统控制器的正确性。
[Abstract]:With the accelerating process of industrialization, power electronic equipment plays a more and more important role in modern industrial production. This makes the problem of harmonic and reactive power pollution become more and more serious. How to solve the problem of harmonic and reactive power pollution. Active power filter (APF) has been recognized as one of the most effective methods to solve the problem of harmonic and reactive power pollution, and has become the research object of many scholars. Active power filter (APF) has been widely used in industrial production in Japan, Europe and the United States and so on. It is very important to study the key technology of active power filter. This paper takes the three-phase three-wire shunt active power filter as the research object and studies the key technology. The specific research contents can be summarized as follows: 1) the working principle of three-phase three-wire shunt active power filter is analyzed. The main circuit structure of the active power filter studied in this paper is determined and the mathematical model of the main circuit in the stationary coordinate system is derived. The mathematical model in the static coordinate system is transformed into the rotating coordinate system. Finally, the block diagram of the mathematical model of the system in the rotating coordinate system is derived. The design of current controller for follow-up system is convenient. Based on the theory of instantaneous reactive power, the harmonic current detection method for iap-iq is designed. The accuracy of phase-locked loop has a direct impact on the performance of ip-istack harmonic current detection method. In order to ensure the performance of ip-iq detection method, DSOGI-SPLL.3, which has high phase-locking precision, is designed to control Pi by hysteresis control and non-beat control. The merits and demerits of repetitive control and quasi-proportional resonance control are analyzed, and the non-beat controller, quasi-proportional resonance controller and Pi repetitive controller are designed. At the same time, the design of the DC side voltage outer loop controller is completed, and the simulation model of the system is established in Matlab. The experimental prototype of three-phase three-wire shunt active power filter (APF) with DSP28335 as the control core is tested and verified. The core code is generated automatically by using the model-based design method. And the generated code in the software in the ring test, verify the correctness of the generated code. Through the generated core code, combined with handwritten bottom code. The method of model-based design avoids the shortcomings of the traditional power electronic equipment development mode, shortens the development cycle of the system, and improves the development efficiency. Experiments are carried out on the designed prototype, and the experimental results are analyzed and compared. The simulation and experimental results show that. The three-phase three-wire shunt active power filter system designed in this paper can control the current of the power network within 5%. It has good harmonic compensation function and verifies the phase-locked loop designed in this paper. The istack-iq harmonic current detection method and the correctness of the system controller.
【学位授予单位】:陕西科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM761;TN713.8

【参考文献】

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本文编号:1359349

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