【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)技術的發(fā)展,電力系統(tǒng)中非線性負載逐漸增加,給電網(wǎng)注入了大量的諧波電流,電能質量問題日益嚴重。與無源濾波器相比,有源電力濾波器(active power filter,APF)憑借其高度的可控性和良好的補償性能成為研究的熱點。目前,有源電力濾波器的控制方法多種多樣,其中,模型預測控制以其參數(shù)易于設計,動態(tài)響應快,易于應用非線性系統(tǒng)等特點被廣泛關注,具有廣闊的應用前景,但傳統(tǒng)模型預測控制同時存在開關頻率不固定、有差控制方式等缺點,嚴重限制了模型預測控制的發(fā)展。為此,本文提出基于空間矢量模型預測控制的有源電力濾波器作為研究課題。本文研究的內容主要有:1、在分析目前有源電力濾波器主要拓撲的基礎上,并考慮到LCL濾波器比L濾波器具有更強的濾波能力和更小的體積,確定基于LCL濾波的三相并聯(lián)型有源電力濾波器的拓撲結構,闡述其工作原理,分別建立了系統(tǒng)在abc坐標系、??坐標系、dq坐標系下的數(shù)學模型,由于??坐標系下的變量不存在耦合關系,易于分析,選取??坐標系下數(shù)學模型作為空間矢量模型預測控制分析的基礎。2、重點研究了有源電力濾波器中首要關鍵技術諧波檢測技術。詳細分析了工程上目前廣泛應用的兩種方法,即基于傅里葉分析的諧波檢測法和基于同步坐標變換(synchronous reference frame,SRF)的檢測法,并針對傅里葉分析法存在計算量大、計算突變負載諧波有延時和傳統(tǒng)同步坐標變換檢測法不能檢測任意次諧波的缺點,在傳統(tǒng)同步坐標變換檢測法的基礎上提出基于廣義同步旋轉坐標變換的檢測法,該方法不僅能準確檢測出任意指定次數(shù)的諧波,還能準確檢測出無功分量,并且具有計算量小,快速響應等特點。3、重點研究了有源電力濾波器中另一關鍵環(huán)節(jié)逆變控制環(huán)節(jié)。本文采用電流內環(huán)電壓外環(huán)雙閉環(huán)控制策略,其中,電流內環(huán)控制采用基于電壓空間矢量的模型預測控制,采用空間矢量調制(SVPWM)控制與有限控制集模型預測控制(finite control set model pre-dictive current control,FCS-MPC)相結合的原理,通過改進的模型預測控制來減少計算量,然后針對模型預測控制本身存在的開關頻率不固定、對器件要求高、有差控制方式等缺點,結合兩者控制的特點提出基于空間矢量的模型預測控制。該控制方法具有直流側電壓利用率高、開關頻率固定、無差控制等特點。電壓外環(huán)采用控制有功電流的方法來維持穩(wěn)定。4、利用MATLAB/Simulink工具搭建了基于空間矢量模型預測控制的有源電力濾波器仿真模型,對比分析了系統(tǒng)模型在平衡負載和非平衡負載情況下的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)特性。5、在理論分析和仿真的基礎上,進行了主電路、控制電路和控制軟件的設計。其中,主電路的設計包括LCL濾波器、直流側電壓和電容、功率模塊的設計;控制電路設計包括電壓采樣調理電路、電流采用調理電路、過零檢測電路的設計;控制系統(tǒng)的軟件設計給出了主程序和中斷程序的流程圖。根據(jù)以上設計搭建了一款有源電力濾波器樣機,通過搭建的樣機進行實驗來驗證本文所述理論的正確性。通過仿真模型和樣機實驗,結果均表明所設計的有源電力濾波器系統(tǒng)能夠有效抑制諧波、補償無功和改善三相不平衡,而且直流側電壓基本維持穩(wěn)定,從而驗證了本文所述理論的正確性,對工程實踐起了一定的指導作用和應用價值。
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【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM761;TN713.8

【參考文獻】

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1 王杰;鄭建勇;梅軍;王立峰;;基于FBD法的諧波檢測方法和低通濾波器的優(yōu)化設計[J];電測與儀表;2010年07期

2 劉宏超;呂勝民;張春暉;;三相四開關并聯(lián)型有源電力濾波器的SVPWM調制算法[J];電工技術學報;2011年04期

3 范小波;張代潤;孫茜;鄭照紅;李萍;;三相三線有源電力濾波器滯環(huán)電流控制策略[J];電力系統(tǒng)自動化;2007年18期

4 張竹;張代潤;王超;何易桓;;有源電力濾波器定頻滯環(huán)電流控制新策略[J];電力系統(tǒng)及其自動化學報;2010年02期

5 劉開培,張俊敏;基于DFT的瞬時諧波檢測方法[J];電力自動化設備;2003年03期

6 李圣清,彭玉樓,周有慶;一種改進型自適應諧波電流檢測方法的研究[J];高電壓技術;2002年12期

7 李圣清,朱英浩,周有慶,何立志;電網(wǎng)諧波檢測方法的綜述[J];高電壓技術;2004年03期

8 羅德凌;周方圓;唐朝暉;;有源電力濾波器的研究現(xiàn)狀與發(fā)展動向[J];國外電子測量技術;2006年02期

9 趙偉;王文;肖勇;孟金嶺;李洲;羅安;;并聯(lián)有源電力濾波器空間矢量電流控制新方法[J];電力自動化設備;2013年08期

10 王從剛;何鳳有;曹曉冬;;三相電壓型PWM整流器有限開關序列模型預測電流控制[J];電工技術學報;2013年12期

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1 王長柱;大功率APFC控制技術研究[D];華北電力大學（河北）;2007年

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本文編號：2384929