【摘要】：隨著我國工業(yè)化的高速發(fā)展,越來越多的非線性負載應用到電網中,其產生的大量無功和諧波電流對電網造成了嚴重污染。有源電力濾波器(APF)作為一種有效抑制諧波和補償無功的電力電子裝置,受到越來越多的關注。針對單臺有源電力濾波器補償率高,但是容量較小的缺點,目前的研究趨勢是將多臺小容量APF并聯(lián),增大整個系統(tǒng)的補償容量。然而傳統(tǒng)的有源電力濾波器并聯(lián)系統(tǒng)控制策略并未對并聯(lián)系統(tǒng)的功率損耗和使用壽命做優(yōu)化,在諧波電流較小的工況下,會造成并聯(lián)系統(tǒng)中的多臺APF長期運行在空載或輕載狀態(tài)下,造成大量不必要的功率損耗和使用壽命損耗。因此,研究一種有效的APF多機并聯(lián)策略,在兼顧使用壽命的同時使整個系統(tǒng)損耗的功率最小,是個非常有意義的方向。本文在研究單臺有源電力濾波器的基礎上,提出一種APF多機并聯(lián)策略,解決了APF多機并聯(lián)系統(tǒng)中不必要的功率損耗和使用壽命損耗問題。首先,闡述了有源電力濾波器基本工作原理和控制系統(tǒng),詳細介紹了三電平I型APF的主要硬件設計方案和軟件結構設計方案,設計并研制了容量為100A的三電平有源電力濾波器樣機。其次對目前常見的APF并聯(lián)方案進行了比較,分析不同方案的優(yōu)缺點,在傳統(tǒng)的并聯(lián)運行方案上提出了一種新型的APF并聯(lián)方案,該方案在保證補償性能的前提下,能通過優(yōu)化使整個并聯(lián)系統(tǒng)功率損耗最少并且每臺APF運行時間相同。本文對該并聯(lián)系統(tǒng)在MATLAB環(huán)境下建模,對并聯(lián)系統(tǒng)在負載突變和熱拔插狀態(tài)下的動態(tài)響應速度和可靠性進行了仿真,實驗結果證明了該并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性。最后在實際測試單臺APF功率損耗曲線的基礎上,在MATLAB環(huán)境下利用YALMIP工具箱建立并聯(lián)系統(tǒng)功率損耗與使用壽命仿真模型,以某煉鋼廠電弧爐工作一天產生的諧波作為諧波源進行仿真,仿真結果表明在采用并聯(lián)策略后能有效減少并聯(lián)系統(tǒng)的功率損耗和運行時間,證明了并聯(lián)策略的有效性。
[Abstract]:With the rapid development of industrialization in China, more and more nonlinear loads are applied to the power network, which produces a large number of reactive power and harmonic currents, which cause serious pollution to the power network. Active power filter (APF), as a kind of power electronic device which can effectively suppress harmonics and compensate reactive power, has attracted more and more attention. Because the compensation rate of single active power filter is high, but the capacity is small, the current research trend is to increase the compensation capacity of the whole system by connecting several small capacity APF in parallel. However, the traditional control strategy of APF shunt system does not optimize the power loss and service life of the shunt system. It will cause many APF in parallel system to run in no-load or light-load state for a long time, which will cause a lot of unnecessary power loss and service life loss. Therefore, it is very meaningful to study an effective parallel strategy for APF, which can minimize the power loss of the whole system while taking into account the service life. Based on the study of a single active power filter, this paper presents a APF multi-machine parallel strategy, which solves the unnecessary power loss and service life loss in the APF multi-machine parallel system. Firstly, the basic working principle and control system of active power filter are introduced, and the main hardware design and software structure design scheme of three-level I APF are introduced in detail. A three-level active power filter prototype with capacity of 100A is designed and developed. Secondly, the common parallel APF schemes are compared, and the advantages and disadvantages of different schemes are analyzed. A new parallel APF parallel scheme is proposed in the traditional parallel operation scheme, which ensures the compensation performance. The power loss of the whole parallel system can be minimized by optimization and the running time of each APF is the same. In this paper, the parallel system is modeled in MATLAB environment, and the dynamic response speed and reliability of the parallel system under load sudden change and hot pull-in state are simulated. The experimental results prove the reliability of the parallel system. Finally, on the basis of testing the power loss curve of a single APF, the power loss and service life simulation model of parallel system is established by using YALMIP toolbox in MATLAB environment. The harmonic produced by an arc furnace in a steelmaking plant is used as the harmonic source. The simulation results show that the parallel strategy can effectively reduce the power loss and operation time of the parallel system. The effectiveness of the parallel strategy is proved.
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN713.8;TM761

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本文編號：2249978