【摘要】：隨著電力電子器件的發(fā)展和廣泛應(yīng)用,諧波污染成為威脅電能質(zhì)量的重要因素,而有源電力濾波器可有效抑制諧波、改善供電質(zhì)量,因此有源電力濾波器在生活和工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。此外,一次能源的過度開采,使環(huán)境受到嚴(yán)重污染,并且人們對供電可靠性的要求越來越高,傳統(tǒng)供電方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)實需要,因此微電網(wǎng)越來越受到人們的關(guān)注。微電網(wǎng)逆變器和有源電力濾波器主電路十分相似,為了節(jié)約投資,可將微電網(wǎng)與有源電力濾波器共用一套逆變器設(shè)備,但是目前微電網(wǎng)逆變器與有源電力濾波器屬于兩套不同的設(shè)備,資源浪費嚴(yán)重。為了解決上述問題,本文研究基于切換系統(tǒng)理論的有源電力濾波器控制策略,可有效濾除系統(tǒng)諧波并可以保持直流側(cè)電容電壓穩(wěn)定在較高值,并且為微電網(wǎng)與有源電力濾波器共用一套逆變器設(shè)備提供堅實可行的理論基礎(chǔ),對提高供電質(zhì)量、降低損耗、節(jié)約投資等具有十分重要的意義。本文首先介紹了切換系統(tǒng),它由一系列子系統(tǒng)和描述它們之間聯(lián)系的切換規(guī)則組成。切換系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于所選擇的切換規(guī)則,即使它的子系統(tǒng)是穩(wěn)定的,如果切換規(guī)則不當(dāng),有可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)不穩(wěn)定。反之,即使它的子系統(tǒng)是不穩(wěn)定的,在適當(dāng)?shù)那袚Q規(guī)則下,可使整個系統(tǒng)穩(wěn)定運行。切換規(guī)則的設(shè)計是研究切換系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵性問題,本文基于李雅普諾夫穩(wěn)定性定理設(shè)計出了可使系統(tǒng)漸進穩(wěn)定的切換控制策略。建立單相有源電力濾波器與切換系統(tǒng)基本形式相符合的誤差數(shù)學(xué)模型,并將單相有源電力濾波器分為兩個子系統(tǒng),根據(jù)李雅普諾夫定理分析子系統(tǒng)穩(wěn)定性并確定使子系統(tǒng)漸進穩(wěn)定的李雅普諾夫函數(shù),然后設(shè)計出使單相有源電力濾波器穩(wěn)定運行的切換序列,并以此控制單相有源電力濾波器主電路功率開關(guān)通斷,使系統(tǒng)運行在最佳補償狀態(tài)。提出了基于切換系統(tǒng)理論的三相有源電力濾波器諧波電流控制策略,以三相有源濾波器的兩相諧波補償電流和直流側(cè)電容電壓為變量建立系統(tǒng)誤差數(shù)學(xué)模型,根據(jù)李雅普諾夫穩(wěn)定性定理設(shè)計出最佳切換序列,使其諧波補償電流、直流側(cè)電容電壓與參考值之間的誤差逐漸減小,保證系統(tǒng)運行在最佳補償狀態(tài)。分別搭建單相、三相有源電力濾波器仿真模型對本文方法進行了驗證,并利用設(shè)計出的切換序列控制有源電力濾波器主電路功率開關(guān)通斷,通過仿真結(jié)果證明了此方法是正確的、可行的。
[Abstract]:With the development and wide application of power electronic devices, harmonic pollution has become an important factor threatening power quality. Active power filter can effectively suppress harmonics and improve the quality of power supply. Therefore, active power filter is more and more widely used in life and industry. In addition, the over-exploitation of primary energy causes the environment to be seriously polluted, and the demand for reliability of power supply is more and more high. The traditional power supply method can not meet the actual needs, so people pay more and more attention to micro-grid. The main circuit of microgrid inverter and active power filter is very similar. In order to save investment, microgrid and active power filter can be shared a set of inverter equipment. However, microgrid inverter and active power filter belong to two different sets of equipment, which is a serious waste of resources. In order to solve the above problems, the active power filter control strategy based on switching system theory is studied in this paper, which can effectively filter the harmonic of the system and keep the DC side capacitance voltage stable at a higher value. It also provides a solid theoretical basis for sharing a set of inverter equipment between microgrid and active power filter. It is of great significance to improve the quality of power supply, reduce losses and save investment. In this paper, we first introduce a switching system, which consists of a series of subsystems and switching rules describing the relationship between them. The stability of switched systems depends on the selected switching rules, even if its subsystems are stable, if the switching rules are not appropriate, it may lead to the instability of the whole system. On the other hand, even if its subsystem is unstable, it can make the whole system run stably under proper switching rules. The design of switching rules is the key problem to study the stability of switched systems. Based on Lyapunov stability theorem, a switching control strategy is designed to make the system asymptotically stable. The error mathematical model of single-phase active power filter and switching system is established, and the single-phase active power filter is divided into two subsystems. According to Lyapunov theorem, the stability of the subsystem is analyzed and the Lyapunov function that makes the subsystem asymptotically stable is determined. Then a switching sequence is designed to make the single-phase active power filter run stably. The power switch of the main circuit of the single-phase active power filter is controlled to make the system run in the optimal state of compensation. The harmonic current control strategy of three-phase active power filter based on switching system theory is proposed. The mathematical model of system error is established by taking the two-phase harmonic compensation current and DC capacitor voltage of three-phase active power filter as variables. According to Lyapunov stability theorem, the optimal switching sequence is designed to reduce the error between the harmonic compensation current, the DC capacitor voltage and the reference value, so as to ensure the system to run in the optimal compensation state. The simulation model of single-phase and three-phase active power filter is built to verify the method, and the switching sequence is used to control the power switch on and off of the main circuit of the active power filter. The simulation results show that this method is correct and feasible.
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(華東)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM761;TN713.8

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本文編號：2380795