發(fā)布時間：2017-09-01 20:27

  本文關(guān)鍵詞：有源電力濾波器諧波檢測與控制算法研究

  更多相關(guān)文章： 有源電力濾波器 小波變換 小波包多孔算法 諧波檢測 矢量電流跟蹤策略

【摘要】：隨著電力電子設(shè)備的推廣應(yīng)用,非線性負荷的迅速增加,電力系統(tǒng)諧波污染問題日趨嚴重,并因此受到人們普遍的關(guān)注和重視。有源電力濾波技術(shù)作為治理諧波最有效的手段,成為研究與開發(fā)的熱點。本文以有源電力濾波器(APF)為研究對象,對有源電力濾波器的諧波電流檢測及補償電流控制技術(shù)進行研究,論文的主要工作和創(chuàng)新點如下：1.分析了幾種常用的諧波檢測方法和補償電流控制方法,闡述了各種方法的原理和優(yōu)缺點,為論文后續(xù)的研究奠定了基礎(chǔ)。2.針對工程實踐中常用的基于同步旋轉(zhuǎn)坐標系的諧波檢測方法(dq法)和基于離散傅里葉變換的諧波檢測方法,分析了它們的諧波檢測原理,在Matlab-Simulink中搭建了仿真模型,進行了諧波檢測效果的仿真。結(jié)果表明,基于同步旋轉(zhuǎn)坐標系的諧波檢測方法作為諧波全補的方式,對于特定次諧波的補償效果不是太好；基于離散傅里葉變換的諧波檢測方法可以在較大范圍內(nèi)較為精確地提取任意次數(shù)諧波,但全諧波檢測的精度取決于各次諧波的檢測精度和諧波檢測范圍,在全諧波檢測時不如基于同步旋轉(zhuǎn)坐標系的諧波檢測方法有效；此外,傅里葉變換本身是針對無限長度信號進行處理,離散狀態(tài)下通常按周期進行處理,當諧波源呈現(xiàn)出非周期特性時,傅里葉變換的一維特性將導(dǎo)致諧波檢測不準確。3.基于小波變換理論,對小波變換在諧波檢測中的應(yīng)用原理進行了分析,針對小波變換在諧波檢測中的難題——頻率混疊開展研究,分析了頻率混疊現(xiàn)象出現(xiàn)的原因,在此基礎(chǔ)上提出了一種避免頻率混疊的新方法：改進的小波包多孔分解算法。這種方法的核心是構(gòu)造一組小波濾波器,通過對濾波器類型、濾波器參數(shù)等的計算分析,設(shè)計得到一個用來測量基波幅值的新型濾波器。此濾波器的頻率選擇性好,幅頻特性可以準確量化,還可以進行預(yù)修正,測量基波幅值的準確度很高。仿真結(jié)果表明,基于多孔小波包分解算法檢測的諧波信號,重構(gòu)后比離散傅里葉變換的更平滑,更接近原始信號,說明該算法有更好的全諧波檢測效果。4.研究并提出的一種新型的矢量電流跟蹤策略,該策略克服了傳統(tǒng)電流跟蹤方法跟蹤速率慢、跟蹤精度不理想以及開關(guān)頻率不固定等問題,在三橋臂APF電壓和電流分區(qū)圖以及判定規(guī)則基礎(chǔ)上,將矢量電流跟蹤與三維空間矢量相結(jié)合,并根據(jù)其特殊性做出修正,從而使此方法不僅可以用于三相三線制,還可以使用在三相四線制電網(wǎng)系統(tǒng)中。通過計算和仿真驗證了該方法在三相三線制和三相四線制控制系統(tǒng)中的有效性和正確性。5.在基于DSP與FPGA的兩電平三相三線制和三相四線制有源電力濾波器實驗樣機上,進行了本文研究的有源電力濾波器的諧波檢測算法及控制算法的實驗驗證,實驗結(jié)果驗證了它們的有效性。
【關(guān)鍵詞】：有源電力濾波器 小波變換 小波包多孔算法 諧波檢測 矢量電流跟蹤策略
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM761;TN713.8
【目錄】：

• 致謝9-10
• 摘要10-12
• abstract12-21
• 第一章 緒論21-41
• 1.1 電力諧波治理方法及APF應(yīng)用21-24
• 1.1.1 諧波的產(chǎn)生21-22
• 1.1.2 諧波的危害22
• 1.1.3 諧波的治理方法22-24
• 1.2 有源電力濾波器及其研究背景24-27
• 1.2.1 APF的工作原理24-25
• 1.2.2 APF的分類25-27
• 1.3 APF諧波檢測方法研究現(xiàn)狀27-34
• 1.4 有源電力濾波器的補償電流控制算法34-39
• 1.4.1 滯環(huán)比較控制35
• 1.4.2 單周脈寬控制35-36
• 1.4.3 預(yù)測控制36
• 1.4.4 無差拍控制36-37
• 1.4.5 空間矢量調(diào)制控制37-38
• 1.4.6 滑模變結(jié)構(gòu)控制38
• 1.4.7 比例諧振控制器38
• 1.4.8 重復(fù)控制38-39
• 1.5 本文主要內(nèi)容和章節(jié)安排39-41
• 第二章 APF的結(jié)構(gòu)與諧波檢測方法41-53
• 2.1 有源電力濾波器的主電路拓撲結(jié)構(gòu)41-43
• 2.2 基于同步旋轉(zhuǎn)坐標系的諧波檢測方法(dq法)43-48
• 2.3 基于離散傅里葉變換的檢測方法48-51
• 2.3.1 傅里葉級數(shù)48
• 2.3.2 離散傅里葉變換48-49
• 2.3.3 基于離散傅里葉變換的諧波檢測算法49-51
• 2.4 本章小結(jié)51-53
• 第三章 基于改進小波包分解的諧波檢測算法53-79
• 3.1 小波及小波包變換53-61
• 3.1.1 小波變換53
• 3.1.2 連續(xù)小波變換53-54
• 3.1.3 連續(xù)小波變換的離散化54-55
• 3.1.4 多分辨分析與Mallat算法55-59
• 3.1.5 小波包變換59-61
• 3.2 頻率混疊現(xiàn)象61-63
• 3.3 小波幅頻特性與混疊的關(guān)系63-65
• 3.4 改進的小波包多孔分解算法65-74
• 3.4.1 多孔算法65-67
• 3.4.2 改進的小波包多孔算法一濾波器的多孔化67-69
• 3.4.3 多孔濾波器的幅頻特性69-74
• 3.5 仿真結(jié)果和分析74-78
• 3.6 本章小結(jié)78-79
• 第四章 電流跟蹤控制方法79-95
• 4.1 有源電力濾波器的電流跟蹤控制策略79-85
• 4.1.1 傳統(tǒng)電流跟蹤策略79-81
• 4.1.2 新型矢量電流跟蹤策略81-85
• 4.2 三相四線制APF的矢量電流預(yù)測法85-90
• 4.2.1 傳統(tǒng)三維矢量劃分法85-86
• 4.2.2 傳統(tǒng)三維矢量劃分方法的修正方法86-90
• 4.3 仿真實驗90-94
• 4.3.1 三相三線制有源電力濾波器仿真實驗90-91
• 4.3.2 三相四線制有源電力濾波器仿真實驗91-94
• 4.4 本章小結(jié)94-95
• 第五章 實驗平臺與實驗結(jié)果95-103
• 5.1 APF實驗平臺95-96
• 5.1.1 APF類型與拓撲結(jié)構(gòu)95
• 5.1.2 主電路結(jié)構(gòu)95-96
• 5.2 硬件電路96-98
• 5.2.1 三相四線制APF的硬件電路96-97
• 5.2.2 三相三線制APF的硬件電路97-98
• 5.3 實驗平臺實物圖98-99
• 5.3.1 三相四線制APF的實物圖98
• 5.3.2 三相三線制APF的實物圖98-99
• 5.4 算法框圖99-100
• 5.4.1 諧波檢測算法框圖99-100
• 5.4.2 電流跟蹤控制算法框圖100
• 5.5 實驗結(jié)果100-101
• 5.5.1 三相四線制APF實驗結(jié)果100-101
• 5.5.2 三相三線制實驗結(jié)果101
• 5.6 本章小結(jié)101-103
• 第六章 總結(jié)與展望103-105
• 6.1 本文工作總結(jié)103-104
• 6.2 未來工作展望104-105
• 參考文獻105-110
• 攻讀博士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動及成果情況110

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本文編號：774246