本文關(guān)鍵詞： 有源電力濾波器 級(jí)聯(lián)三相橋變換器 載波相移PWM技術(shù) 直流側(cè)電容電壓控制　出處：《重慶大學(xué)》2015年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：各種非線性負(fù)載的使用給電網(wǎng)注入了大量的諧波和無(wú)功,造成電能質(zhì)量下降,影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,對(duì)諧波和無(wú)功的治理已經(jīng)成了刻不容緩的事情。有源電力濾波器(Active Power Filter,APF)可動(dòng)態(tài)抑制諧波和補(bǔ)償無(wú)功,與傳統(tǒng)的無(wú)源濾波器相比,具有響應(yīng)快,易控制,且不會(huì)與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振等優(yōu)點(diǎn),已成為治理諧波和無(wú)功污染的重要手段。隨著電網(wǎng)容量的不斷提高,對(duì)APF的要求也越來(lái)越高,特別是在一些大功率場(chǎng)合,傳統(tǒng)的APF受制于開(kāi)關(guān)器件耐壓等級(jí)與開(kāi)關(guān)頻率的限制,已經(jīng)不能滿足要求,多電平APF的提出能很好地解決這一矛盾。目前應(yīng)用最廣泛的多電平APF是級(jí)聯(lián)H橋APF,但用于三相系統(tǒng)時(shí)需要經(jīng)過(guò)三角形或者星形連接。本文研究的級(jí)聯(lián)三相橋型APF可以直接應(yīng)用于三相高壓大功率場(chǎng)合,且易于模塊化設(shè)計(jì),在大功率電能質(zhì)量研究領(lǐng)域中具有很好的應(yīng)用前景。載波相移PWM(Carrier Phase-Shifted PWM,CPS-PWM)技術(shù)結(jié)合了正弦脈寬調(diào)制技術(shù)與多重化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),具有諧波特性良好和開(kāi)關(guān)負(fù)荷均衡等優(yōu)點(diǎn),已成為多電平變換器最優(yōu)的調(diào)制策略。本文將CPS-PWM技術(shù)應(yīng)用在級(jí)聯(lián)三相橋型APF中,使之具有了級(jí)聯(lián)三相橋變換器和CPS-PWM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),從而可以獲得較高的輸出電壓等級(jí)和良好的諧波特性。級(jí)聯(lián)三相橋APF直流側(cè)有多個(gè)電容,直流側(cè)電容電壓的穩(wěn)定和均壓在很大程度上決定了整個(gè)系統(tǒng)補(bǔ)償性能的優(yōu)劣。通過(guò)對(duì)級(jí)聯(lián)三相橋變換器的電量關(guān)系的分析,發(fā)現(xiàn)其每個(gè)子模塊傳輸?shù)乃矔r(shí)功率是波動(dòng)的,這將給APF直流側(cè)電容電壓保持恒定均壓帶來(lái)不便。所以本文根據(jù)級(jí)聯(lián)三相橋型APF的特點(diǎn),并結(jié)合傳統(tǒng)三相橋APF和級(jí)聯(lián)H橋APF的控制方式,經(jīng)過(guò)改進(jìn)得到了兩種直流側(cè)電容電壓的控制方式,分別稱為方式一和方式二。最后,采用基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的ip-iq檢測(cè)法,在matlab/simulink中搭建二級(jí)級(jí)聯(lián)三相橋型APF仿真模型,對(duì)兩種控制方式下系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行仿真分析。仿真結(jié)果表明,在這兩種控制方式下,直流側(cè)電容電壓實(shí)現(xiàn)了恒定均壓,且整個(gè)系統(tǒng)有良好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償效果,其中在方式一控制下補(bǔ)償后的電流總諧波畸變率(Total Harmonic Distortion,THD)比采用方式二時(shí)小,但方式一的控制方式比方式二復(fù)雜。
[Abstract]:The use of various nonlinear loads has injected a large number of harmonics and reactive power into the power network, resulting in a decline in power quality, which affects the safe and stable operation of the power system. The treatment of harmonic and reactive power has become an urgent task. Active Power filter can dynamically suppress harmonics and compensate reactive power. Compared with traditional passive filter, it has fast response and easy control. It has become an important means to control harmonic and reactive power pollution. With the continuous improvement of power network capacity, the demand for APF is becoming higher and higher, especially in some high-power occasions. The traditional APF is limited by the voltage level and the switching frequency of the switch device, so it can not meet the requirements. The multilevel APF can solve this contradiction well. The most widely used multilevel APF is cascaded H-bridge APF, but it needs triangle or star connection when it is used in three-phase system. The cascaded three-phase bridge APF is studied in this paper. It can be directly used in three-phase high-voltage and high-power occasions. It is easy to modularize design and has a good application prospect in the field of high-power power quality research. The carrier phase-shifted PWM(Carrier Phase-Shifted PWM / CPS-PWMM technology combines the advantages of sinusoidal pulse width modulation technology and multiplex technology. With the advantages of good harmonic characteristics and switching load equalization, it has become the optimal modulation strategy for multilevel converters. In this paper, CPS-PWM technology is applied to cascaded three-phase bridge APF, which has the advantages of cascaded three-phase bridge converters and CPS-PWM technologies. Therefore, higher output voltage level and better harmonic characteristics can be obtained. There are several capacitors on the DC side of the cascaded three-phase bridge APF. The stability and voltage equalization of DC capacitor voltage determine the compensation performance of the whole system to a great extent. Through the analysis of the power relationship of the cascaded three-phase bridge converter, it is found that the instantaneous power transmitted by each sub-module is fluctuating. Therefore, according to the characteristics of cascaded three-phase bridge APF and the traditional three-phase bridge APF and cascaded H-bridge APF control mode, Two kinds of DC side capacitive voltage control methods are obtained, which are called mode one and mode two. Finally, a two-stage cascaded three-phase bridge APF simulation model is built in matlab/simulink by using ip-iq detection method based on instantaneous reactive power theory. The static and dynamic performances of the system are simulated and analyzed under the two control modes. The simulation results show that the DC side capacitance voltage achieves constant voltage sharing under these two control modes, and the whole system has a good static and dynamic compensation effect. The total Harmonic distortion rate (THD) compensated by mode one is smaller than that of mode 2, but the control mode of mode 1 is more complex than mode 2.
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM761;TN713.8

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