發(fā)布時間：2020-03-13 11:23

【摘要】：21世紀,在終端電能消費領(lǐng)域中,最顯著的一個特點是電力電子裝置的大量普及。由于電力電子器件的非線性特性,使得電力電子器件滿足不同的能量轉(zhuǎn)換需求的同時,也給電網(wǎng)帶來嚴重的諧波污染。有源電力濾波器(APF)以其濾波性能好、適應(yīng)電網(wǎng)能力強、體積小等優(yōu)點,在低壓電網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。本文主要研究一種基于TNPC拓撲的有源濾波器的控制策略。首先分析了 T型三電平有源電力濾波器電路的工作原理,分別建立了三相靜止abc坐標系下、兩相靜止αβ坐標系下、兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標系下的數(shù)學(xué)模型。其次,設(shè)計并選擇了主電路元件參數(shù),確立了控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。然后,針對三相三線制電路拓撲,本文采用了基于zp-iq的諧波電流檢測方法。諧波電流跟蹤是APF的核心,補償器性能的優(yōu)劣直接決定APF的補償效果。本文比較并選擇了基于準比例諧振(QPR)策略的直接電流控制方法,給出了 QPR控制器的參數(shù)設(shè)計計算方法和離散化數(shù)字實現(xiàn)算法;針對工業(yè)系統(tǒng)典型的5、7、11、13次特征諧波設(shè)計了多個QPR環(huán)節(jié)并聯(lián)的多重控制器,分析了并聯(lián)環(huán)節(jié)之間的相互影響和設(shè)計注意事項,提高了控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度和補償精度。仿真驗證了上述方法和策略的有效性。TNPC變流器存在中點電位不平衡的弊端,為此,在三相電流環(huán)輸出的調(diào)制波中加入中點電位平衡的零序分量。零序分量選用PI控制器計算,與傳統(tǒng)計算法相比,調(diào)節(jié)時間更短,平衡能力更強。該算法投入后,顯著地抑制了中點電位波動。搭建了基于RT-LAB的硬件在環(huán)實時仿真實驗平臺,RT-LAB模擬電源、T型三電平有源濾波器主電路和非線性負載,控制系統(tǒng)采用自行設(shè)計開發(fā)的基于DSP數(shù)字信號處理器的控制系統(tǒng),開展了諧波補償和中點電位控制實驗。實驗結(jié)果進一步驗證了 T型三電平有源濾波器的諧波電流控制策略和直流側(cè)中點電位控制的正確可行性。
【圖文】：

西安理工大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文urωtSa1Sa2Sa4Sa3uuc1uc2ωtωtωtωt圖 2-6 載波同相層疊調(diào)制原理Fig.2-6 Carrier Phase modulation principle正弦調(diào)制波頻率 f=50Hz；令載波比 n=65。以 a 相為例，圖 2-7 為 PSIM 仿真下的 TNPC變流器的相電壓的輸出波形，，圖2-8為PSIM仿真下的TNPC變流器的線電壓的輸出波形；分別對輸出相電壓和輸出線電壓做 FFT 分析，為了便于觀察，頻譜分析圖橫坐標范圍選取為 100Hz~2000Hz，頻譜如圖 2-9 和圖 2-10 所示。

Fig.2-6 Carrier Phase modulation principle正弦調(diào)制波頻率 f=50Hz；令載波比 n=65。以 a 相為例，圖 2-7 為 PSIM 仿真下的 TNPC變流器的相電壓的輸出波形，圖2-8為PSIM仿真下的TNPC變流器的線電壓的輸出波形；分別對輸出相電壓和輸出線電壓做 FFT 分析，為了便于觀察，頻譜分析圖橫坐標范圍選取為 100Hz~2000Hz，頻譜如圖 2-9 和圖 2-10 所示。圖 2-7 輸出相電壓波形Fig.2-7 Phase voltage waveform圖 2-8 輸出線電壓波形Fig.2-8 Line voltage waveform500 1000 1500 2000Frequency (Hz)00.10.20.30.40.5uco圖 2-9 相電壓頻譜分析Fig.2-9 Phase voltage spectrum500 1000 1500 2000Frequency (Hz)00.20.40.60.8uab圖 2-10 線電壓頻譜分析Fig.2-10 Line voltage spectrum2.4.4 載波反相層疊 PWM 法圖 2-11 所示為為載波反相調(diào)制原理，仍然以 TNPC 的 a 相為例。uc1和 uc2是兩組三角載波，幅值、頻率相同，相位相差180 。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM46

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本文編號：2586745