【摘要】：隨著我國(guó)工業(yè)化的高速發(fā)展,越來(lái)越多的非線性負(fù)載應(yīng)用到電網(wǎng)中,其產(chǎn)生的大量無(wú)功和諧波電流對(duì)電網(wǎng)造成了嚴(yán)重污染。有源電力濾波器(APF)作為一種有效抑制諧波和補(bǔ)償無(wú)功的電力電子裝置,受到越來(lái)越多的關(guān)注。針對(duì)單臺(tái)有源電力濾波器補(bǔ)償率高,但是容量較小的缺點(diǎn),目前的研究趨勢(shì)是將多臺(tái)小容量APF并聯(lián),增大整個(gè)系統(tǒng)的補(bǔ)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(duì)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(huì)造成并聯(lián)系統(tǒng)中的多臺(tái)APF長(zhǎng)期運(yùn)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(jī)并聯(lián)策略,在兼顧使用壽命的同時(shí)使整個(gè)系統(tǒng)損耗的功率最小,是個(gè)非常有意義的方向。本文在研究單臺(tái)有源電力濾波器的基礎(chǔ)上,提出一種APF多機(jī)并聯(lián)策略,解決了APF多機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)中不必要的功率損耗和使用壽命損耗問(wèn)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(xì)介紹了三電平I型APF的主要硬件設(shè)計(jì)方案和軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)并研制了容量為100A的三電平有源電力濾波器樣機(jī)。其次對(duì)目前常見(jiàn)的APF并聯(lián)方案進(jìn)行了比較,分析不同方案的優(yōu)缺點(diǎn),在傳統(tǒng)的并聯(lián)運(yùn)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(bǔ)償性能的前提下,能通過(guò)優(yōu)化使整個(gè)并聯(lián)系統(tǒng)功率損耗最少并且每臺(tái)APF運(yùn)行時(shí)間相同。本文對(duì)該并聯(lián)系統(tǒng)在MATLAB環(huán)境下建模,對(duì)并聯(lián)系統(tǒng)在負(fù)載突變和熱拔插狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和可靠性進(jìn)行了仿真,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了該并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性。最后在實(shí)際測(cè)試單臺(tái)APF功率損耗曲線的基礎(chǔ)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(chǎn)生的諧波作為諧波源進(jìn)行仿真,仿真結(jié)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(yùn)行時(shí)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(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN713.8;TM761

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本文編號(hào)：2249978