【摘要】：電力電子裝置已經(jīng)廣泛應(yīng)用到電力系統(tǒng)各個方面,使得電能可以改變應(yīng)用方式以適應(yīng)不同的用電場合,滿足人們對不同電能形式的需求,但也給電網(wǎng)帶來大量的諧波污染。有源電力濾波器是一種新型治理諧波污染的電力電子設(shè)備,它能夠動態(tài)補償電網(wǎng)諧波和無功,對治理諧波污染改善電能質(zhì)量至關(guān)重要。文本以LCL型有源電力濾波器作為研究對象,對其輸出濾波器設(shè)計、電流跟蹤控制策略等問題進(jìn)行深入研究。首先,詳細(xì)分析了 LCL型有源電力濾波器的主電路拓?fù)浼捌浠竟ぷ髟?并分別在三相靜止abc坐標(biāo)系和兩相靜止αβ坐標(biāo)系下建立了 LCL型有源電力濾波器數(shù)學(xué)模型;對有源電力濾波器系統(tǒng)的主電路參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計,確定了 APF直流側(cè)電壓、直流支撐電容參數(shù)和LCL濾波器參數(shù);深入研究了 LCL濾波器各個參數(shù)對濾波器性能的影響以及各個參數(shù)之間的影響關(guān)系,并給出了適用于有源濾波器的LCL濾波器參數(shù)設(shè)計指標(biāo)和方法。其次,分析了經(jīng)典模型預(yù)測控制策略的原理和具體實現(xiàn)步驟,對經(jīng)典模型預(yù)測控制方法進(jìn)行了改進(jìn),進(jìn)一步提高了 APF系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)補償效果和動態(tài)響應(yīng)速度;詳細(xì)分析了系統(tǒng)存在固有延時的原因和帶來的不良影響,針對系統(tǒng)存在的固有延時,將參考電流預(yù)測和模型預(yù)測兩者結(jié)合起來對系統(tǒng)固有延時進(jìn)行有效補償,顯著減小系統(tǒng)輸出電流紋波,改善了系統(tǒng)穩(wěn)定性和電流跟蹤能力。最后,在PSIM中搭建了有源電力濾波器的系統(tǒng)仿真模型,對L型濾波器和LCL濾波器的濾波效果進(jìn)行了仿真驗證和性能比較,與L濾波器相比,LCL濾波器在抑制高頻諧波方面具有顯著優(yōu)勢。通過仿真,驗證了改進(jìn)的模型預(yù)測控制策略的優(yōu)越性,并基于有源電力濾波器實驗平臺對所采用的改進(jìn)模型預(yù)測控制策略開展了實驗研究。實驗結(jié)果表明,改進(jìn)方法具有更好的諧波濾波效果和更快的動態(tài)響應(yīng)速度。
【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】：2018
【分類號】：TM761
【圖文】：

2000 年后，西安交通大學(xué)、清華大的實驗樣機，并將研制的 APF 成品投入到實，市場對 APF 的需求量也越來越大，APF 產(chǎn)、上海追日電器等國內(nèi)廠商也推出了性能良器的分類及典型拓?fù)漕悇澐值姆绞胶芏啵簽V波器和電網(wǎng)連接形式，可分并聯(lián)型、串聯(lián)件的不同，有源電力濾波器可分為電流源型的不同，有源電力濾波器可分為單相 APF別是三相三線制 APF 和三相四線制 APF；濾波器輸出電平數(shù)，可劃分為有兩電平 AP，但是受開關(guān)管耐壓的限制，僅適合用于低電為復(fù)雜，但功率開關(guān)管耐壓等級高，且輸出統(tǒng)。

圖 1-2 串聯(lián)型 APF 電路拓?fù)銯ig.1-2 SeriesAPF circuit topology波器是通過耦合變壓器串聯(lián)在電網(wǎng)上【5】，其可以有效補償可等效為電壓源的諧波源造成接容性負(fù)載造成的諧波。此時，有源電力濾波電壓相互抵消，使電網(wǎng)電壓波形正弦。但是計較復(fù)雜，導(dǎo)致串聯(lián)型 APF 的在實際中應(yīng)用圖 1-3 串并聯(lián)型 APF 電路拓?fù)銯ig.1-3 Series shuntAPF circuit topology壓源和電流源的諧波進(jìn)行補償，發(fā)展了“串并

并聯(lián)型 APF 通過濾波電感并聯(lián)在電網(wǎng)和諧波源之間，向聯(lián)型有源電力濾波器主要補償可等效為電流源的非線性負(fù)載產(chǎn)三相不控整流電路接阻感負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流和無功電流。圖 1-2 串聯(lián)型 APF 電路拓?fù)銯ig.1-2 SeriesAPF circuit topology源電力濾波器是通過耦合變壓器串聯(lián)在電網(wǎng)上【5】，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)力濾波器可以有效補償可等效為電壓源的諧波源造成的諧波污路直流側(cè)接容性負(fù)載造成的諧波。此時，有源電力濾波器向電網(wǎng)生的諧波電壓相互抵消，使電網(wǎng)電壓波形正弦。但是，串聯(lián)型有，保護設(shè)計較復(fù)雜，導(dǎo)致串聯(lián)型 APF 的在實際中應(yīng)用較少。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李曉東;;單臺三相逆變器的設(shè)計與分析[J];電子世界;2017年11期

2 劉國海;張琛;陳兆嶺;錢鞠;沈躍;;基于全程滑模變結(jié)構(gòu)控制的有源電力濾波器[J];電氣傳動;2014年11期

3 史麗萍;蔡儒軍;陳麗兵;王攀攀;;三相三線制有源濾波器的改進(jìn)無差拍控制[J];電力系統(tǒng)保護與控制;2014年14期

4 谷鑫;王慧敏;耿強;蔡燕;趙鴻宇;;并聯(lián)型有源電力濾波器內(nèi)模PI控制[J];電氣傳動;2014年02期

5 曹武;趙劍鋒;江楠;;有源濾波器同步坐標(biāo)系下的空間矢量滯環(huán)電流控制新方法[J];電工技術(shù)學(xué)報;2013年12期

6 李哲;吳正國;夏立;周衛(wèi)平;;并聯(lián)有源濾波器兩步預(yù)測控制方法研究[J];電機與控制學(xué)報;2013年02期

7 鄭昕昕;肖嵐;王長寶;田洋天;張方華;姚志壘;;三相變流器LCL濾波器參數(shù)優(yōu)化新方法[J];中國電機工程學(xué)報;2013年12期

8 劉虔;彭力;唐詩穎;康勇;吳德亮;;一種基于圖解的LCL濾波器設(shè)計和優(yōu)化方法[J];中國電機工程學(xué)報;2012年36期

9 席裕庚;李德偉;林姝;;模型預(yù)測控制——現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)[J];自動化學(xué)報;2013年03期

10 鮑陳磊;阮新波;王學(xué)華;潘冬華;李巍巍;翁凱雷;;基于PI調(diào)節(jié)器和電容電流反饋有源阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器閉環(huán)參數(shù)設(shè)計[J];中國電機工程學(xué)報;2012年25期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 楊龍月;LCL型有源電力濾波器關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

2 田新良;基于三次諧波注入及LCL濾波器的三相并聯(lián)型有源電力濾波器的研制[D];華南理工大學(xué);2015年

3 侯睿;并聯(lián)有源濾波器控制技術(shù)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

4 于晶榮;低壓配電網(wǎng)有源電力濾波器關(guān)鍵技術(shù)研究[D];湖南大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 唐嵩棋;APF的LCL濾波器的設(shè)計及其電流控制策略研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

2 尚羽佳;并聯(lián)型有源電力濾波器諧波檢測與電壓預(yù)測控制的研究[D];天津大學(xué);2012年

本文編號：2772906