【摘要】：隨著電能需求不斷增加,越來越多的非線性負(fù)荷接入電力系統(tǒng),導(dǎo)致電網(wǎng)諧波污染日趨嚴(yán)重。四橋臂有源電力濾波器(Active Power Filter,APF)是解決低壓供電系統(tǒng)諧波和不平衡問題的有效手段,已得到廣泛關(guān)注。APF系統(tǒng)中功率器件的開通和關(guān)斷會(huì)產(chǎn)生大量與開關(guān)頻率相關(guān)的高頻諧波,需加裝輸出濾波器以濾除這部分高頻諧波,與L型濾波器相比,LCL濾波器所需電感量小、高頻衰減能力強(qiáng),能提供更好的濾波效果。因此,本文以LCL型四橋臂APF為研究對(duì)象,對(duì)LCL濾波器進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì),研究其有源阻尼方法和重復(fù)控制策略。LCL型四橋臂APF在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型存在由未知量引起的耦合關(guān)系,本文采用零序分量和非零序分量分離的方法消除共同未知量,建立αβγ坐標(biāo)系下的無耦合數(shù)學(xué)模型。針對(duì)四橋臂變流器,在αβγ坐標(biāo)系下分析四支路LCL濾波器參數(shù)選取的約束條件,采用圖解法進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì),并通過仿真驗(yàn)證四支路LCL濾波器的濾波效果。LCL濾波器的固有諧振特性易導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定,本文在不增加額外采樣及反饋通路的前提下,研究前向通道串聯(lián)陷波器的有源阻尼方法。通過控制框圖推演,分析LCL濾波器的諧振抑制機(jī)理,討論陷波器與無源阻尼、虛擬電阻等阻尼方法的內(nèi)在聯(lián)系。針對(duì)陷波器魯棒性差的缺陷,采用實(shí)時(shí)性好的Goertzel算法檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)際諧振頻率,在線調(diào)整陷波器參數(shù),提高陷波器的自適應(yīng)能力。采用離散域極點(diǎn)配置的參數(shù)整定方案,解決離散化過程的頻率偏移問題,同時(shí)減少在線調(diào)整參數(shù)的個(gè)數(shù),簡(jiǎn)化參數(shù)整定過程。仿真結(jié)果表明,基于陷波器的自適應(yīng)有源阻尼可以有效抑制諧振,且電網(wǎng)阻抗變化時(shí)仍能維持系統(tǒng)穩(wěn)定。重復(fù)控制可以無差跟蹤諧波信號(hào),但是單獨(dú)作用時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢。為改善重復(fù)控制動(dòng)態(tài)性能,本文研究比例控制與重復(fù)控制復(fù)合的控制策略。詳細(xì)分析復(fù)合控制的結(jié)構(gòu)、跟蹤特性,以及重復(fù)控制器和比例控制器間的耦合作用。對(duì)重復(fù)控制器進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì):根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)跟蹤精度的要求,確定內(nèi)模濾波器Q(z)的具體形式;根據(jù)等效被控對(duì)象頻率特性設(shè)計(jì)補(bǔ)償器S(z),采用幅值和相位單獨(dú)補(bǔ)償?shù)姆桨?幅值補(bǔ)償時(shí)使用改進(jìn)型零相移陷波器消除幅值尖峰,解決傳統(tǒng)零相移陷波器中心頻率固定導(dǎo)致幅值補(bǔ)償不到位的問題,相位補(bǔ)償時(shí)結(jié)合控制器穩(wěn)定條件的幾何特性確定超前環(huán)節(jié)z~k。仿真結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的復(fù)合控制器穩(wěn)態(tài)跟蹤精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快,滿足APF的控制需求。基于LCL型四橋臂APF實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)本文研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的四支路LCL濾波器可以顯著降低入網(wǎng)電流高頻成分,陷波器可以達(dá)到與無源阻尼相近的諧振抑制效果,比例重復(fù)復(fù)合控制器具有良好的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM761

【參考文獻(xiàn)】

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1 楊仁增;張光先;;LCL并網(wǎng)濾波器的非線性阻尼控制[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2015年24期

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4 趙強(qiáng)松;葉永強(qiáng);徐國(guó)峰;竺明哲;潘雪;;改進(jìn)重復(fù)控制在低采樣頻率逆變器中的應(yīng)用[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2015年19期

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10 張興;汪楊俊;余暢舟;喬彩霞;周巖峰;倪華;;采用PI+重復(fù)控制的并網(wǎng)逆變器控制耦合機(jī)理及其抑制策略[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2014年30期

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本文編號(hào)：2683813