有源電力濾波器(APF)作為一種可以同時動態(tài)補償電網(wǎng)無功功率和諧波功率的電力電子裝置,由于配置靈活、損耗低、體積小等諸多優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于亟需對電能質(zhì)量進行改善治理的場合。APF本質(zhì)上屬于并網(wǎng)逆變器,相當(dāng)于電流源型輸出的變換器,相比于一般的并網(wǎng)逆變器,APF除了需要對基波電流進行跟蹤控制之外,增加了諧波控制環(huán),因此其控制器的設(shè)計以及穩(wěn)定性方面與一般的并網(wǎng)逆變器存在差異。APF在負(fù)載運行工況改變的情況下,可以動態(tài)地調(diào)整其輸出,保證既不欠補償,也不會過補償。當(dāng)負(fù)載過重,需要補償?shù)墓β食^APF自身額定輸出時,需要對APF的輸出進行限幅,保證裝置容量最大化運行的同時,確�？煽糠�(wěn)定運行。微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是當(dāng)今優(yōu)化能源供給的一種有效方式,而微電網(wǎng)中也存在著與大電網(wǎng)中如功率因數(shù)偏低、諧波過大等電能質(zhì)量問題,采用APF進行微電網(wǎng)中的電能質(zhì)量治理也已成為主流方式,但由于微電網(wǎng)的電網(wǎng)內(nèi)阻抗過大的原因,會影響APF的補償性能,甚至不能穩(wěn)定工作。首先,對APF裝置的數(shù)學(xué)模型進行推導(dǎo),基于瞬時功率平衡方法,得到有功電流到直流母線電壓的傳遞函數(shù),以此為基礎(chǔ)設(shè)計電壓外環(huán)控制器。設(shè)計PI和重復(fù)并聯(lián)結(jié)構(gòu)的電流內(nèi)環(huán)控制器,并對復(fù)合控制器的穩(wěn)定性進行了分析研究。其次,對APF的最大補償能力進行了理論計算,在APF容量受限的情況下,提出基于二階廣義積分和遞歸式離散傅里葉變換的自適應(yīng)諧波電流補償方法,保證裝置安全穩(wěn)定運行的同時充分發(fā)揮容量的利用率。最后,對APF在微電網(wǎng)中運行的穩(wěn)定性問題進行了研究,建立了APF在有無阻尼的輸出導(dǎo)納矩陣模型和加入重復(fù)控制器后對APF輸出導(dǎo)納的影響,并借助于廣義奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)對APF-弱電網(wǎng)的系統(tǒng)穩(wěn)定性進行了研究。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM761.12
【部分圖文】：

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文1 緒論1.1 課題背景及意義現(xiàn)代化的電氣設(shè)備在給人們的工作和生活提供便利的同時，引起了諸如諧波污染、無功波動、三相不平衡等電能質(zhì)量問題[1]。如下圖 1-1 所示為利用電能質(zhì)量分析儀所測得的典型電能質(zhì)量問題在電壓電流上的具體體現(xiàn)。

圖 1-2 注入 PCC 點的諧波電流允許值與諧波次數(shù)和短路容量關(guān)系于大量的用電設(shè)備導(dǎo)致的電能質(zhì)量問題不僅威脅其他用電設(shè)備的可靠電能的利用率。諧波污染、低功率因數(shù)以及 EMI 已成為危害電力系統(tǒng)大公害”。所以如何有效進行電網(wǎng)電能質(zhì)量問題及其衍生問題針對性電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行有著非常積極的意義。源電力濾波裝置可以同時滿足無功補償和諧波治理的任務(wù)，并且其效償?shù)哪芰h(yuǎn)遠(yuǎn)高于無源方式。經(jīng)過多年的發(fā)展有源電力濾波裝置已經(jīng)

圖 1-3 未來微電網(wǎng)可能形態(tài)微電網(wǎng)中同樣存在由不平衡、非線性負(fù)荷導(dǎo)致的電能質(zhì)量問題，如艦船微電大量電機負(fù)載消耗無功電流，同時控制中心等計算機設(shè)備也是諧波干擾源，電網(wǎng)的電能質(zhì)量問題治理的最合適的方式同樣是在合適的電網(wǎng)節(jié)點設(shè)置有波裝置，如下圖 1-4 中所示。有源電力濾波裝置在微電網(wǎng)中運行需要考慮到抗對其穩(wěn)定性的影響，因為電網(wǎng)內(nèi)阻抗會改變并網(wǎng)變換裝置的控制環(huán)路增益制性能，嚴(yán)重時將導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定現(xiàn)象。因此對有源電力濾波裝置并入弱時，整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究具有重大意義。
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本文編號：2894606