發(fā)布時間：2018-04-13 07:06

  本文選題：有源電力濾波器 + LCL濾波器��； 參考：《山東大學》2017年碩士論文

【摘要】：現(xiàn)代電網(wǎng)中諧波污染已經(jīng)越來越嚴重的影響著電網(wǎng)的電能質(zhì)量。造成其諧波污染的主要原因有非線性負載、電力電子設(shè)備的應用及變壓器等設(shè)備過電壓而造成的飽和失真。有源電力濾波器(Active Power Filter,APF)作為新型實用型電力電子裝置既可以對諧波進行治理,也可以進行無功功率補償。目下,研究APF安裝位置的文獻相對比較少,并且大都集中在安裝在某一條母線上時對系統(tǒng)諧波的治理效果,而沒有研究其安裝位置優(yōu)化配置問題。在實際應用時,APF因其中的高頻開關(guān)帶來新的諧波污染,必須采用輸出濾波器進行治理。而該濾波器的參數(shù)在確定時一般靠經(jīng)驗值進行估計,反推校驗如果不合理還需要進行調(diào)整其值直到合理為止。當電網(wǎng)的阻抗因其運行方式變化時LCL型輸出濾波器性能依然上佳,故而往往采用其為APF高頻次諧波治理的首選。但是對輸出濾波器的研究往往都集中在濾波器參數(shù)對輸出性能的影響這方面,而忽略了阻尼帶來的損耗問題。即便有少量研究其損耗的文獻,也都是只考慮其在達到基本濾波要求的基礎(chǔ)上使阻尼損耗最小。針對這些內(nèi)容,本文主要對以下內(nèi)容進行研究:第一、本文首先對APF的研究主要集中在其基本濾波工作原理,詳細介紹了如何進行濾波、無功補償及其控制實現(xiàn)方法。然后依據(jù)其基本原理和控制方法設(shè)計APF,結(jié)合具體的帶非線性負載的系統(tǒng)驗證了所設(shè)計的APF的有效性。第二、建立了一種實現(xiàn)配網(wǎng)中APF安裝位置最優(yōu)配置的模型。通過對APF安裝位置進行優(yōu)化配置,可以使其向系統(tǒng)注入最小的諧波電流就能獲得最佳電能質(zhì)量。因此尋求APF在諧波污染嚴重的系統(tǒng)中的最佳安裝位置就是取得最優(yōu)濾波效果的關(guān)鍵因素。在含有大量諧波源的配網(wǎng)中安裝APF時需對系統(tǒng)的母線轉(zhuǎn)移矩陣進行計算,然后分析在不同頻率下各母線處的響應特性。優(yōu)先考慮響應明顯的母線并結(jié)合就近補償?shù)脑瓌t確定待安裝APF的備選母線庫。根據(jù)配網(wǎng)對各母線電壓諧波含量的要求,和用最少的APF安裝數(shù)量實現(xiàn)治理諧波含量要求的目標,提出全局優(yōu)化的多目標函數(shù)模型。最后根據(jù)改進遺傳算法得到優(yōu)化結(jié)果確定最優(yōu)安裝位置和數(shù)量,既能滿足濾波要求又能節(jié)約并聯(lián)型有源濾波器。第三、提出了一種基于改進遺傳算法NSGA-II實現(xiàn)兼顧阻尼損耗和輸出效果的LCL濾波器最優(yōu)參數(shù)的設(shè)計方法。不合理的濾波器參數(shù)不僅會讓其濾波效果比較差,也會拉低濾波系統(tǒng)效率值,因此關(guān)于LCL濾波器地設(shè)計需綜合考慮濾波性能及系統(tǒng)效率,即濾波器參數(shù)和系統(tǒng)損耗,使濾波器得到最佳輸出效果的同時效率也最高。依據(jù)以上分析,首先設(shè)計LCL濾波器等效電路模型,根據(jù)此模型詳細分析其帶負載能力,為增強其帶負載能力必須設(shè)置阻尼。然后詳細介紹了該濾波器阻尼損耗、輸出性能的解析表達式及其參數(shù)設(shè)計步驟,得到損耗最小且輸出效果最佳的參數(shù)設(shè)計方法。通過快速非支配排序和精英策略的改進遺傳算法NSGA-II進行參數(shù)尋優(yōu),依據(jù)最優(yōu)參數(shù)設(shè)計輸出濾波器。最后通過Simulink搭建仿真模型,結(jié)合相關(guān)優(yōu)秀論文提出的方法進行比對分析,可以看出所提方法能有效濾波且系統(tǒng)效率非常高。
[Abstract]:In modern power grid harmonic pollution has become more and more seriously affects the quality of electric energy. The main causes of the harmonic pollution is caused by the nonlinear load, the saturation distortion of power electronic equipment and application of transformers and other equipment over voltage. Active power filter (Active Power, Filter, APF) as a new type of practical power electronic devices can to control the harmonic, reactive power compensation can also be carried out. At present, the research of APF installation position of the literature is relatively small, and mostly concentrated in the installed on a bus when the system harmonic control effect, but not on the installation position optimization. In practical application, APF for high frequency switch which brings new harmonic pollution, must be treated by the output filter. The filter parameters in determining the general value is estimated by experience, check if the backstepping Unreasonable also need to adjust its value until a reasonable date. When the grid impedance due to the LCL type output operation mode changes when the filter performance is still good, so it is often used for APF high frequency harmonic governance choice. But the study on output filter is often concentrated on the filter parameters on the output performance of the, while ignoring the damping loss problem brought. Even a small amount of the loss of the literature, are only take into account the basic requirements of the filter to achieve the damping loss minimum. According to these contents, this paper mainly studies the following contents: first, this paper researches on APF mainly focus on the basic filtering the working principle, introduces how to filter, reactive power compensation and its control method. Then based on the basic principle and control method of APF design, combined with the specific line with non negative The system verifies the effectiveness of the designed APF. Second, set up a APF installation position of optimal allocation in network model. By optimizing the installation position of the APF, can make the harmonic current injected to the system can get the best minimum power quality. The key factors in the system therefore seek APF harmonic serious pollution in the optimal location is to achieve optimal filtering effect. The installation of APF in distribution network containing a large number of harmonic sources in the calculation of matrix is required when the system bus transfer, and then analyzed at each bus response characteristics under different frequencies. The bus priority response and combined with the principle of compensation to determine the nearest alternative bus installation of APF. According to the distribution database requirements of the bus voltage harmonic content, and with the least number of installed APF to achieve harmonic content requirements, proposed global optimization Multi objective function model. Finally, according to the improved genetic algorithm to optimize the results to determine the installation position and the number of optimal, which can meet the requirements of filtering and saving the shunt active power filter. Third, presents a design method of the improved genetic algorithm NSGA-II achieve the optimal parameters of LCL filter both damping loss and output effects based on the parameters of the filter. Not reasonable will not only make the filtering effect is relatively poor, will pull low efficiency filter system on the LCL value, so the filter design efficiency should be considered in filtering performance and system, namely the filter parameters and the loss of the system, the filter to get the best output effect and efficiency is the highest. Based on the above analysis, we design LCL filter equivalent the circuit model, based on detailed analysis of the model for the load capacity, the load capacity must be set. Then the damping enhancement detail The filter damping loss, the design steps of analytic expressions and parameters of output performance, obtained the parameter design method of minimum loss and the best output effect. The parameters were optimized by improved genetic algorithm NSGA-II fast non dominated sorting and elitist strategy, based on the optimal parameter design of output filter. Finally through the Simulink simulation model, combined with related methods the best comparison analysis can be seen that the method can effectively filter and the system efficiency is very high.

【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM761

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本文編號：1743431