本文關(guān)鍵詞：模塊化有源濾波器裝備研制

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【摘要】：近年來,隨著越來越多的非線性負(fù)載接入電網(wǎng),電力系統(tǒng)諧波污染日趨嚴(yán)重,諧波泛濫影響著電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。隨著國家節(jié)能減排的戰(zhàn)略不斷深入,電網(wǎng)諧波治理已成為綠色能源的重要組成部分。有源濾波器(Active Power Filter, PPF)通過向電網(wǎng)注入補(bǔ)償電流來抵消負(fù)載所產(chǎn)生的動態(tài)諧波電流和無功電流,廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)及民用場合。模塊化裝備具有便于容量擴(kuò)展、所占體積小且功率密度大、通用性好等優(yōu)點(diǎn),而且在成本方面也大大降低、便于維修,逐漸取代了傳統(tǒng)的柜式APF。本文以380V/100A模塊化三相三線APF裝置研發(fā)為背景,就采樣濾波電路參數(shù)設(shè)計(jì)、APF電流內(nèi)環(huán)控制方法、裝置硬件電路及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等問題進(jìn)行了研究。(1)推導(dǎo)了APF電流內(nèi)環(huán)在連續(xù)域的等值數(shù)學(xué)模型,在反饋回路的濾波電路設(shè)計(jì)中,電阻、電容參數(shù)大小的選取直接決定著采樣通道截止頻率的高低,當(dāng)截止頻率選取不當(dāng)時,會引入諧振峰值,影響APF的補(bǔ)償性能及裝置的穩(wěn)定性。本文通過BODE圖詳細(xì)分析了反饋回路濾波電路的階數(shù)選取以及R、C參數(shù)選取對APF電流內(nèi)環(huán)的影響,從而提出了一種RC濾波電路的參數(shù)設(shè)計(jì)方法。(2)闡述了傳統(tǒng)無差拍控制方法的原理,考慮到控制延時環(huán)節(jié)不可避免的存在,論文分析了帶延時環(huán)節(jié)的z域無差拍離散控制模型,并討論了輸出電路濾波電感取值變化對系統(tǒng)魯棒性的影響。而控制器的延時在很大程度上會影響APF裝置的補(bǔ)償性能。對此,本文提出了一種簡單的預(yù)測電流控制方法,對采樣的電網(wǎng)電壓,逆變器輸出電流都作了超前一個控制周期的預(yù)測,減小了延時以及電感量變化對系統(tǒng)的影響,增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性。并根據(jù)z域內(nèi)的電流內(nèi)環(huán)傳遞函數(shù)對系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)定性分析,給出了控制參數(shù)的選取方法。搭建了APF仿真模型,仿真結(jié)果驗(yàn)證了控制策略的有效性和可行性。(3)完成了模塊化APF主電路參數(shù)、三相輸出濾波電感、以及散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。論文對控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件編寫進(jìn)行了詳述,構(gòu)建了基于DSP+FPGA雙核架構(gòu)的主控制器,并完成系統(tǒng)硬件保護(hù)電路、電網(wǎng)電壓過零電路、液晶顯示電路的設(shè)計(jì)。最后以此為基礎(chǔ),研制了380V/100A的模塊化有源濾波裝置,樣機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文所做研究的有效性和實(shí)用價值。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM761;TN713.8
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本文編號：1278105