發(fā)布時間：2020-11-22 16:11

　　 有源電力濾波器(APF)作為一種可以同時動態(tài)補償電網無功功率和諧波功率的電力電子裝置,由于配置靈活、損耗低、體積小等諸多優(yōu)點被廣泛應用于亟需對電能質量進行改善治理的場合。APF本質上屬于并網逆變器,相當于電流源型輸出的變換器,相比于一般的并網逆變器,APF除了需要對基波電流進行跟蹤控制之外,增加了諧波控制環(huán),因此其控制器的設計以及穩(wěn)定性方面與一般的并網逆變器存在差異。APF在負載運行工況改變的情況下,可以動態(tài)地調整其輸出,保證既不欠補償,也不會過補償。當負載過重,需要補償的功率超過APF自身額定輸出時,需要對APF的輸出進行限幅,保證裝置容量最大化運行的同時,確保可靠穩(wěn)定運行。微電網結構是當今優(yōu)化能源供給的一種有效方式,而微電網中也存在著與大電網中如功率因數偏低、諧波過大等電能質量問題,采用APF進行微電網中的電能質量治理也已成為主流方式,但由于微電網的電網內阻抗過大的原因,會影響APF的補償性能,甚至不能穩(wěn)定工作。首先,對APF裝置的數學模型進行推導,基于瞬時功率平衡方法,得到有功電流到直流母線電壓的傳遞函數,以此為基礎設計電壓外環(huán)控制器。設計PI和重復并聯結構的電流內環(huán)控制器,并對復合控制器的穩(wěn)定性進行了分析研究。其次,對APF的最大補償能力進行了理論計算,在APF容量受限的情況下,提出基于二階廣義積分和遞歸式離散傅里葉變換的自適應諧波電流補償方法,保證裝置安全穩(wěn)定運行的同時充分發(fā)揮容量的利用率。最后,對APF在微電網中運行的穩(wěn)定性問題進行了研究,建立了APF在有無阻尼的輸出導納矩陣模型和加入重復控制器后對APF輸出導納的影響,并借助于廣義奈奎斯特穩(wěn)定性判據對APF-弱電網的系統(tǒng)穩(wěn)定性進行了研究。
【學位單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TM761.12
【部分圖文】：

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文1 緒論1.1 課題背景及意義現代化的電氣設備在給人們的工作和生活提供便利的同時，引起了諸如諧波污染、無功波動、三相不平衡等電能質量問題[1]。如下圖 1-1 所示為利用電能質量分析儀所測得的典型電能質量問題在電壓電流上的具體體現。

圖 1-2 注入 PCC 點的諧波電流允許值與諧波次數和短路容量關系于大量的用電設備導致的電能質量問題不僅威脅其他用電設備的可靠電能的利用率。諧波污染、低功率因數以及 EMI 已成為危害電力系統(tǒng)大公害”。所以如何有效進行電網電能質量問題及其衍生問題針對性電網安全經濟運行有著非常積極的意義。源電力濾波裝置可以同時滿足無功補償和諧波治理的任務，并且其效償的能力遠遠高于無源方式。經過多年的發(fā)展有源電力濾波裝置已經

圖 1-3 未來微電網可能形態(tài)微電網中同樣存在由不平衡、非線性負荷導致的電能質量問題，如艦船微電大量電機負載消耗無功電流，同時控制中心等計算機設備也是諧波干擾源，電網的電能質量問題治理的最合適的方式同樣是在合適的電網節(jié)點設置有波裝置，如下圖 1-4 中所示。有源電力濾波裝置在微電網中運行需要考慮到抗對其穩(wěn)定性的影響，因為電網內阻抗會改變并網變換裝置的控制環(huán)路增益制性能，嚴重時將導致系統(tǒng)的不穩(wěn)定現象。因此對有源電力濾波裝置并入弱時，整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究具有重大意義。
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本文編號：2894606