【摘要】：有源電力濾波器(active power filter, APF)在治理諧波、無功補(bǔ)償和改善電網(wǎng)電能質(zhì)量方面取得了明顯的成效。本文的研究對象為三相三線制電網(wǎng)電流,詳細(xì)分析傳統(tǒng)的APF電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),在此基礎(chǔ)上提出適用于低壓中小容量諧波治理和無功補(bǔ)償需求的三相四開關(guān)并聯(lián)型有源電力濾波器(three Phase four switch shunt active power filter, TFSSAPF),主要圍繞其諧波電流檢測方法、空間矢量脈寬調(diào)偉(Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM)算法、指令電流控制策略以及直流側(cè)串聯(lián)雙電容穩(wěn)壓控制等方面展開分析,將傳統(tǒng)重復(fù)控制器進(jìn)行改進(jìn),運(yùn)用于TFSSAPF系統(tǒng)。本文首先介紹傳統(tǒng)并聯(lián)型有源電力濾波器諧波電流檢測算法,在理論研究和仿真實現(xiàn)上分析ip-iq(?)波電流檢測算法。本文在自適應(yīng)濾波原理的基礎(chǔ)上,提出將變步長最小均方(Least mean square, LMS)諧波檢測算法應(yīng)用于TFSSAPF系統(tǒng)的諧波電流檢測中。通過仿真實驗,驗證了變步長LMS諧波檢測算法具有更好的準(zhǔn)確性與快速性,有效地解決穩(wěn)態(tài)誤差與收斂速度之間的矛盾。其次,本文發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的SVPWM算法不適用于TFSSAPF系統(tǒng),提出一種適用于TFSSAPF系統(tǒng)的七段式SVPWM算法,實現(xiàn)了TFSSAPF系統(tǒng)三相補(bǔ)償電流的輸出。然后本文研究重復(fù)控制器的工作原理,將其進(jìn)行改進(jìn),最后將其與傳統(tǒng)的比例積分控制器并聯(lián)結(jié)合組成指令電流控制系統(tǒng),有效地抑制周期性擾動,實現(xiàn)補(bǔ)償電流能夠無靜差地跟蹤控制指令電流。再者本文詳細(xì)分析直流側(cè)電壓波動的原因和傳統(tǒng)的直流側(cè)電壓穩(wěn)定方法。在傳統(tǒng)的穩(wěn)壓方法基礎(chǔ)上,提出一種適用于TFSSAPF系統(tǒng)的直流側(cè)串聯(lián)雙電容穩(wěn)壓控制策略,將其與變步長LMS諧波電流檢測環(huán)節(jié)相結(jié)合,有效地穩(wěn)定直流側(cè)串聯(lián)雙電容的電壓,保證TFSSAPF系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。最后,本文利用MATLAB7.0/simulink對TFSSAPF系統(tǒng)進(jìn)行仿真建模,通過比較分析TFSSAPF系統(tǒng)的仿真結(jié)果,驗證TFSSAPF系統(tǒng)達(dá)到抑制諧波和無功補(bǔ)償?shù)哪康?將負(fù)載電流的畸變率從最初28.87%降低至3.13%,說明本文提出的諧波檢測算法、七段式SVPWM算法和指令電流控制系統(tǒng)在諧波電流抑制方面取得顯著的效果,仿真結(jié)果說明此方法具有一定工程實現(xiàn)價值。
[Abstract]:Active power filter (active power filter, APF) has achieved remarkable results in harmonic control, reactive power compensation and power quality improvement. The research object of this paper is three-phase three-wire network current. The traditional APF circuit topology is analyzed in detail. On this basis, a three-phase four-switch shunt active power filter (three Phase four switch shunt active power filter, TFSSAPF),) is proposed, which is suitable for low voltage, medium and small capacity harmonic treatment and reactive power compensation, and mainly revolves around its harmonic current detection method. The space vector pulse width modulation (Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM) algorithm, the command current control strategy and the DC side series double capacitor voltage stabilizing control are analyzed. The traditional repetitive controller is improved and applied to the TFSSAPF system. In this paper, the harmonic current detection algorithm of the traditional shunt active power filter is introduced, and the ip-iq (?) is analyzed on the basis of theoretical research and simulation. Wave current detection algorithm. Based on the principle of adaptive filtering, a variable step minimum mean square (Least mean square, LMS) harmonic detection algorithm is proposed for harmonic current detection in TFSSAPF systems. The simulation results show that the variable step size LMS harmonic detection algorithm has better accuracy and rapidity, and effectively solves the contradiction between steady state error and convergence speed. Secondly, this paper finds that the traditional SVPWM algorithm is not suitable for TFSSAPF system, and proposes a seven-segment SVPWM algorithm suitable for TFSSAPF system, which realizes the output of three-phase compensation current in TFSSAPF system. Then this paper studies the principle of repetitive controller and improves it. Finally, it is combined with the traditional proportional integral controller in parallel to form an instruction current control system, which can effectively suppress periodic disturbances. The compensation current can track the control command current without static error. Furthermore, the reason of DC side voltage fluctuation and the traditional DC side voltage stabilization method are analyzed in detail. Based on the traditional voltage stabilization method, a DC side series double capacitor voltage control strategy for TFSSAPF system is proposed. It is combined with the variable step size LMS harmonic current detection link to effectively stabilize the DC side series double capacitance voltage. Ensure stable operation of TFSSAPF system. Finally, MATLAB7.0/simulink is used to simulate and model the TFSSAPF system. By comparing and analyzing the simulation results of the TFSSAPF system, it is verified that the TFSSAPF system achieves the purpose of harmonic suppression and reactive power compensation. The distortion rate of the load current is reduced from 28.87% to 3.13%, which shows that the harmonic detection algorithm, the seven-segment SVPWM algorithm and the instruction current control system have achieved remarkable results in harmonic current suppression. The simulation results show that this method has certain engineering value.
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN713.8;TM761

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本文編號：2206570