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并联型有源电力滤波器的MATLAB仿真研究


本文共计34页，20854字；

摘 要

近年来，大量非线性负荷投入电力系统运行引起的电能质量问题备受关注。改善电能质量问题对于电网和电气设备的安全、经济运行，保障产品质量以及人民的正常生活均有重要意义。有源电力滤波器（APF）被认为是抑制谐波最有效的设备之一，被广泛的研究和应用。
本文以并联有源电力滤波器为研究对象，对其拓扑机构、补偿分量的检测算法、控制策略和实验装置的设计等问题做了较系统而深入的研究。
文中对四种常用的补偿分量检测算法进行了深入研究和比较，指出它们在理想电源电压情况下是一致的，并利用递推算法提高检测的实时性。其中，基于派克变换原理的检测方法还可用于不对称、非正玄电源电压情况下补偿电流指令的准确计算，仿真结果证明该检测算法的准确性。
本文的重点是研究并联有源电力滤波器的控制策略。简要讨论了SPWM控制和滞环控制的特点。在分析电压空间矢量调制基本原理的基础上，对空间矢量控制的实现方式进行了讨论，对矢量作用时间的计算方法进行了简化。与常规SPWM相比，该方法提高了控制精度，减少了开关损耗，直流电压利用率高。针对被控量是以20ms为周期的电流，文中提出应用于有源电力滤波器的递推积分PI控制算法，该控制方法具有计算量小、容易工程实现的特点。
本文提出了一种有源滤波器的电压空间矢量双滞环电流控制新方法。该方法直接在复平面上实施控制，内环选择的开关状态减少高次谐波分量，外环选择的开关状态电流响应速度快，有效限制误差电流，改善滤波器性能；利用逆变器输出电压及引起的误差变化来判断有源滤波器参考电压矢量所在的区域，简单可靠。电压空间矢量的引入可以提高直流电压的利用率，降低开关频率。MATLAB仿真证明了该方式具有动态性能好、控制简单、便于实时控制等优点。
文中还介绍一台50KVA三相三线制并联型有源电力滤波器实验样机的主电路和控制器，用大量实验数据证明了本文提出的有源滤波器数学模型、检测算法及控制策略的有效性和实用性，为并联有源滤波器的控制研究及发展打下理论基础。
关键词：电能质量， 谐波，并联有源电力滤波器， 电压空间矢量，开关损耗，递推积分PI，双滞环电流控制，数字信号处理器
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。

目录：
第一章 绪论
1.1 电能质量
1.2谐波问题及研究现状
1.3 电力系统谐波抑制
1.4 本文所作工作
第二章 并联有源电力滤波器拓扑结构的研究
2.1并联有源电力滤波器的基本工作原理
2.2并联有源滤波器的数学模型
2.3三相四线制并联APF主电路拓扑机构的研究
2.4改进的APF拓扑结构
2.5衡量APF补偿性能的指标
2.6本章小结
第三章 补偿电流检测算法
3.1基于Fryze时域分析的有功分离法
3.2基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测
3.3基于派克变换的补偿分量检测方法
3.4检测算法仿真结果
3.5本章小结
第四章 控制策略的研究
4.1正玹脉宽调制技术
4.2滞环控制
4.3空间矢量双滞环电流控制
4.4本章小结
第五章 并联APF的实验装置及实验结果
5.1并联APF实验装置的主电路
5.2实验结果分析
5.3本章小结
结论与展望
部分参考文献
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