本文關(guān)鍵詞：三相四線制有源電力濾波器關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,越來越多的電力電子裝置被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域,這些負(fù)載的非線性、沖擊性和不平衡的用電特性,使電網(wǎng)中暫態(tài)沖擊、無功功率、高次諧波及三相不平衡問題日趨嚴(yán)重,對(duì)電網(wǎng)的供電質(zhì)量造成了嚴(yán)重影響。因此,消除電網(wǎng)中的諧波污染已成為電能質(zhì)量研究中的一個(gè)重要課題。有源電力濾波器(Active Power Filter,APF)是解決電能質(zhì)量問題的有效裝置,可以補(bǔ)償電網(wǎng)的諧波和無功功率、提高電能質(zhì)量、增強(qiáng)電網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性,其良好的濾波性能引起了人們的廣泛關(guān)注。本文對(duì)電流諧波檢測(cè)、輸出電流控制策略、直流側(cè)電壓設(shè)計(jì)與控制等影響APF性能的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究,對(duì)提高APF性能具有重要的理論和實(shí)際意義。針對(duì)常用的瞬時(shí)無功功率和FBD諧波檢測(cè)算法的不足,在分析這兩種算法的基礎(chǔ)上,找出其內(nèi)在聯(lián)系,將兩種算法相結(jié)合,提出一種改進(jìn)的諧波檢測(cè)方法。該方法省去了不必要的零序電流分離環(huán)節(jié),減少了傳統(tǒng)瞬時(shí)無功功率算法因坐標(biāo)變換引起矩陣運(yùn)算,降低了算法的復(fù)雜性,大大減少了計(jì)算量,降低了軟件開銷,并保證了良好的實(shí)時(shí)性,提高了諧波檢測(cè)的動(dòng)態(tài)性能。對(duì)零軸電流進(jìn)行單獨(dú)提取,并對(duì)上下電容的進(jìn)行均壓控制,克服了傳統(tǒng)FBD算法中無法對(duì)直接對(duì)電容中分式APF的上下電容進(jìn)行均壓控制,補(bǔ)償欠缺靈活性的不足,確保算法在三相四線制電容中分式APF中的可行性。采用改進(jìn)的移動(dòng)平均算法代替低通濾波器,避免低通濾波器采樣和計(jì)算過程中產(chǎn)生的滯后誤差,提高了諧波檢測(cè)精度。所提出的方法對(duì)于提高諧波檢測(cè)性能,改善有源濾波器補(bǔ)償效果具有實(shí)際意義。在深入分析和推導(dǎo)傳統(tǒng)3D-SVPWM調(diào)制算法的基礎(chǔ)上,證明傳統(tǒng)算法在其運(yùn)算的過程中是可以省略和簡(jiǎn)化的,并由此對(duì)傳統(tǒng)算法進(jìn)行改進(jìn),提出一種優(yōu)化的3D-SVPWM調(diào)制算法。所提出的算法可以在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)和負(fù)載不平衡等情況下仍然保證良好的效果和性能,而且在此前提下極大的簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的調(diào)制算法,改變傳統(tǒng)算法過程復(fù)雜、計(jì)算量大的不足,增強(qiáng)調(diào)制算法的適用性和穩(wěn)定性,減輕了系統(tǒng)的軟硬件負(fù)擔(dān),為系統(tǒng)其他部分的控制算法的設(shè)計(jì)和改良提供了更多的空間資源。在此基礎(chǔ)上,可進(jìn)一步探索在其他三相四線制電氣設(shè)備上的應(yīng)用和改進(jìn),具有理論和實(shí)際應(yīng)用意義。分析APF直流側(cè)電壓值和電網(wǎng)電壓、負(fù)載電流、系統(tǒng)參數(shù)間的數(shù)學(xué)關(guān)系,在此基礎(chǔ)上通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)得出APF正常運(yùn)行所需的直流側(cè)最小電壓值,并提出自適應(yīng)直流側(cè)電壓指令值控制器。通過該控制器,在保證APF正常工作的前提下,APF的直流側(cè)電壓指令值將設(shè)定在所需的最小值,改變傳統(tǒng)的根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定直流側(cè)電壓值的做法。由此,系統(tǒng)因直流側(cè)電壓產(chǎn)生的電能消耗及開關(guān)損耗將得到有效減小。并且,隨著諧波電流和電網(wǎng)電壓的變化,直流側(cè)電壓指令值將會(huì)自適應(yīng)的設(shè)定在不同的最小值,避免因諧波電流和電網(wǎng)電壓的波動(dòng)給系統(tǒng)運(yùn)行和補(bǔ)償效果帶來的影響。針對(duì)現(xiàn)有對(duì)于直流側(cè)電壓控制對(duì)APF補(bǔ)償性能影響研究的空缺,分析并推導(dǎo)了直流側(cè)電壓控制與直流側(cè)電壓控制性能及APF補(bǔ)償性能的內(nèi)在聯(lián)系。為了克服現(xiàn)有直流側(cè)電壓控制方法的不足,提出一種非線性變參數(shù)直流側(cè)電壓控制策略。該控制器的控制參數(shù)可根據(jù)直流側(cè)電壓指令值和實(shí)際值間的差值自適應(yīng)的變化,同時(shí)滿足直流側(cè)電壓控制和系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償性能的要求。綜上所述,本論文對(duì)電流諧波檢測(cè)、電流控制策略、電流調(diào)制算法、直流側(cè)電壓控制等影響APF性能的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究,提出了瞬時(shí)無功功率和FBD諧波檢測(cè)算法相結(jié)合的諧波檢測(cè)方法;推導(dǎo)并簡(jiǎn)化電流控制調(diào)制策略,提出優(yōu)化的3D-SVPWM調(diào)制算法;推導(dǎo)了直流側(cè)電壓最小值,提出了自適應(yīng)的直流側(cè)指令電壓控制器;分析了直流側(cè)電壓控制對(duì)APF系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償性能的影響,提出了非線性變參數(shù)PI直流側(cè)電壓控制器。通過仿真及三相四線制電容中分式APF樣機(jī)中的實(shí)驗(yàn),證明了本文的推導(dǎo)設(shè)計(jì)及所提出算法的可行性和優(yōu)越性,對(duì)提高APF整體性能具有重要的理論和實(shí)際意義。
【關(guān)鍵詞】：APF 諧波檢測(cè) 3D-SVPWM調(diào)制 直流側(cè)最小電壓值 自適應(yīng)電壓控制器
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM761;TN713.8
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-27
• 1.1 引言12-13
• 1.2 三相四線制有源電力濾波器研究背景13-16
• 1.2.1 有源電力濾波器的發(fā)展13-15
• 1.2.2 有源電力濾波器的關(guān)鍵技術(shù)15-16
• 1.3 三相四線制有源電力濾波器研究進(jìn)展16-23
• 1.3.1 電流諧波檢測(cè)方法16-18
• 1.3.2 補(bǔ)償電流控制策略18-19
• 1.3.3 電流脈寬調(diào)制策略19-20
• 1.3.4 直流側(cè)電壓指令值設(shè)計(jì)20-21
• 1.3.5 直流側(cè)電壓控制對(duì)系統(tǒng)補(bǔ)償效果的影響21-22
• 1.3.6 直流側(cè)電壓控制策略22-23
• 1.4 課題研究的意義與創(chuàng)新性23-24
• 1.5 論文主要內(nèi)容的安排24-26
• 本章小結(jié)26-27
• 第二章 三相四線制有源電力濾波器諧波檢測(cè)方法27-40
• 2.1 引言27-28
• 2.2 改進(jìn)的電流諧波檢測(cè)算法28-35
• 2.2.1 改進(jìn)諧波檢測(cè)算法的推導(dǎo)28-32
• 2.2.3 零序電流的處理32-33
• 2.2.4 改進(jìn)的移動(dòng)平均值法取代低通濾波器33-34
• 2.2.5 改進(jìn)檢測(cè)算法與傳統(tǒng)檢測(cè)算法特性比較34
• 2.2.6 改進(jìn)諧波檢測(cè)算法總體框圖34-35
• 2.3 仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證35-39
• 2.3.1 仿真驗(yàn)證35-37
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證37-39
• 本章小結(jié)39-40
• 第三章 三相四線制有源電力濾波器電流控制器設(shè)計(jì)40-56
• 3.1 引言40-41
• 3.2 三相四線制電容中分式APF數(shù)學(xué)模型41-43
• 3.3 APF數(shù)學(xué)模型的線性化43-47
• 3.4 電流控制器的設(shè)計(jì)47-51
• 3.4.1 PI與重復(fù)控制并聯(lián)復(fù)合控制47
• 3.4.2 PI控制器的設(shè)計(jì)47-49
• 3.4.3 重復(fù)控制器的設(shè)計(jì)49-51
• 3.5 仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證51-55
• 3.5.1 PI與重復(fù)控制51-53
• 3.5.2 逆系統(tǒng)線性化53-55
• 本章小結(jié)55-56
• 第四章 三相四線制有源電力濾波器電流調(diào)制技術(shù)56-65
• 4.1 引言56
• 4.2 三維空間矢量脈寬調(diào)制的優(yōu)化設(shè)計(jì)56-61
• 4.3 仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證61-64
• 本章小結(jié)64-65
• 第五章 有源電力濾波器直流側(cè)電壓指令值設(shè)計(jì)65-81
• 5.1 引言65
• 5.2 直流側(cè)自適應(yīng)最小電壓值設(shè)計(jì)65-73
• 5.2.1 直流側(cè)最小電壓指令值的推導(dǎo)65-70
• 5.2.2 直流側(cè)最小電壓指令值的自適應(yīng)控制70-73
• 5.3 仿真和實(shí)驗(yàn)73-80
• 5.3.1 直流側(cè)最小電壓值的仿真與實(shí)驗(yàn)73-76
• 5.3.2 直流側(cè)電壓值自適應(yīng)控制器的仿真與實(shí)驗(yàn)76-80
• 本章小結(jié)80-81
• 第六章直流側(cè)電壓控制對(duì)補(bǔ)償性能的影響81-97
• 6.1 引言81
• 6.2 直流側(cè)電壓控制對(duì)系統(tǒng)性能的影響81-86
• 6.2.1 直流側(cè)電壓控制器對(duì)直流側(cè)電壓控制性能的影響82-84
• 6.2.2 直流側(cè)電壓控制器對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償性能的影響84-86
• 6.3 非線性變參數(shù)直流側(cè)電壓控制器86-89
• 6.3.1 非線性PI控制器86-87
• 6.3.2 非線性控制器參數(shù)值的限制87-89
• 6.4 仿真和實(shí)驗(yàn)89-95
• 6.4.1 直流側(cè)電壓控制對(duì)直流側(cè)電壓動(dòng)態(tài)性能的影響89-90
• 6.4.2 直流側(cè)電壓控制對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償性能的影響90-94
• 6.4.3 非線性變參數(shù)直流側(cè)電壓控制94-95
• 本章小結(jié)95-97
• 結(jié)論97-101
• 1 本文所做的主要工作97-98
• 2 對(duì)進(jìn)一步研究的展望98-101
• 附錄101-102
• 參考文獻(xiàn)102-113
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文113-115
• 致謝115-116
• 附件116

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：三相四線制有源電力濾波器關(guān)鍵技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：306071