并聯(lián)型有源電力濾波器的MATLAB仿真研究


本文共計34頁，20854字；

摘 要

近年來，大量非線性負荷投入電力系統(tǒng)運行引起的電能質量問題備受關注。改善電能質量問題對于電網(wǎng)和電氣設備的安全、經(jīng)濟運行，保障產(chǎn)品質量以及人民的正常生活均有重要意義。有源電力濾波器（APF）被認為是抑制諧波最有效的設備之一，被廣泛的研究和應用。
本文以并聯(lián)有源電力濾波器為研究對象，對其拓撲機構、補償分量的檢測算法、控制策略和實驗裝置的設計等問題做了較系統(tǒng)而深入的研究。
文中對四種常用的補償分量檢測算法進行了深入研究和比較，指出它們在理想電源電壓情況下是一致的，并利用遞推算法提高檢測的實時性。其中，基于派克變換原理的檢測方法還可用于不對稱、非正玄電源電壓情況下補償電流指令的準確計算，仿真結果證明該檢測算法的準確性。
本文的重點是研究并聯(lián)有源電力濾波器的控制策略。簡要討論了SPWM控制和滯環(huán)控制的特點。在分析電壓空間矢量調制基本原理的基礎上，對空間矢量控制的實現(xiàn)方式進行了討論，對矢量作用時間的計算方法進行了簡化。與常規(guī)SPWM相比，該方法提高了控制精度，減少了開關損耗，直流電壓利用率高。針對被控量是以20ms為周期的電流，文中提出應用于有源電力濾波器的遞推積分PI控制算法，該控制方法具有計算量小、容易工程實現(xiàn)的特點。
本文提出了一種有源濾波器的電壓空間矢量雙滯環(huán)電流控制新方法。該方法直接在復平面上實施控制，內環(huán)選擇的開關狀態(tài)減少高次諧波分量，外環(huán)選擇的開關狀態(tài)電流響應速度快，有效限制誤差電流，改善濾波器性能；利用逆變器輸出電壓及引起的誤差變化來判斷有源濾波器參考電壓矢量所在的區(qū)域，簡單可靠。電壓空間矢量的引入可以提高直流電壓的利用率，降低開關頻率。MATLAB仿真證明了該方式具有動態(tài)性能好、控制簡單、便于實時控制等優(yōu)點。
文中還介紹一臺50KVA三相三線制并聯(lián)型有源電力濾波器實驗樣機的主電路和控制器，用大量實驗數(shù)據(jù)證明了本文提出的有源濾波器數(shù)學模型、檢測算法及控制策略的有效性和實用性，為并聯(lián)有源濾波器的控制研究及發(fā)展打下理論基礎。
關鍵詞：電能質量， 諧波，并聯(lián)有源電力濾波器， 電壓空間矢量，開關損耗，遞推積分PI，雙滯環(huán)電流控制，數(shù)字信號處理器
ABSTRACT
Nowadays，harmonics contamination become more and more severe problems in power distribution system because of the ever-increasing nonlinear loads。Improving the power quality is very important to the safe and economic operation of the power system and the electrical facility ，to guarantee the product is quality and the people is normal living。Active power filter，as one of the most effective solution，has been widely researched and developed in the recent years。

目錄：
第一章 緒論
1.1 電能質量
1.2諧波問題及研究現(xiàn)狀
1.3 電力系統(tǒng)諧波抑制
1.4 本文所作工作
第二章 并聯(lián)有源電力濾波器拓撲結構的研究
2.1并聯(lián)有源電力濾波器的基本工作原理
2.2并聯(lián)有源濾波器的數(shù)學模型
2.3三相四線制并聯(lián)APF主電路拓撲機構的研究
2.4改進的APF拓撲結構
2.5衡量APF補償性能的指標
2.6本章小結
第三章 補償電流檢測算法
3.1基于Fryze時域分析的有功分離法
3.2基于瞬時無功功率理論的諧波電流檢測
3.3基于派克變換的補償分量檢測方法
3.4檢測算法仿真結果
3.5本章小結
第四章 控制策略的研究
4.1正玹脈寬調制技術
4.2滯環(huán)控制
4.3空間矢量雙滯環(huán)電流控制
4.4本章小結
第五章 并聯(lián)APF的實驗裝置及實驗結果
5.1并聯(lián)APF實驗裝置的主電路
5.2實驗結果分析
5.3本章小結
結論與展望
部分參考文獻
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