本文關(guān)鍵詞：二極管箝位型三電平APF中點(diǎn)電壓平衡算法研究及通用監(jiān)控設(shè)備人機(jī)界面設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著我國(guó)電力事業(yè)的長(zhǎng)足進(jìn)步與發(fā)展,各種類(lèi)型的非線(xiàn)性負(fù)載大量投入使用,造成電力系統(tǒng)的諧波污染和無(wú)功損耗等電能質(zhì)量問(wèn)題日益突出,嚴(yán)重威脅了電網(wǎng)的安全運(yùn)行。有源電力濾波器(Active Power Filter, APF)正是這一背景下的產(chǎn)物,它是一種電能質(zhì)量綜合治理裝置,能有效進(jìn)行電網(wǎng)諧波消除、無(wú)功補(bǔ)償?shù)?具有補(bǔ)償精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度塊、不易于電網(wǎng)發(fā)生諧振等優(yōu)點(diǎn)。隨著市場(chǎng)對(duì)高壓大功率的需求日益增多,三電平APF因能承受更高的電壓、輸出波形諧波畸變率更低而受到更多關(guān)注。現(xiàn)在工業(yè)用三電平拓?fù)湟远䴓O管箝位型(Neutral-point-clamped, NPC)為主,但二極管箝位型結(jié)構(gòu)存在著中點(diǎn)電壓不平衡的固有問(wèn)題。本文就針對(duì)二極管箝位型三電平APF中點(diǎn)電壓平衡算法進(jìn)行研究,并設(shè)計(jì)了一套APF通用監(jiān)控設(shè)備人機(jī)界面系統(tǒng)。本文首先詳細(xì)介紹了二極管箝位型三電平APF的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),建立了abc靜止坐標(biāo)系下和同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,并分析了常用的SPWM和SVPWM調(diào)制算法。然后,論文分析了不平衡的根本原因,并提出了基于動(dòng)態(tài)雙調(diào)制波的中點(diǎn)電壓平衡算法和基于簡(jiǎn)化的SVPWM角度預(yù)測(cè)的中點(diǎn)電壓平衡算法。其中,基于動(dòng)態(tài)雙調(diào)制波的算法,是在零序電壓注入的基礎(chǔ)上把參考電壓調(diào)制波重構(gòu)成上、下兩個(gè)調(diào)制波,并采用控制器對(duì)上、下雙調(diào)制波進(jìn)行調(diào)節(jié),保證一個(gè)周期內(nèi)平均中點(diǎn)電流為零進(jìn)而平衡中點(diǎn)電壓。進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)對(duì)基于動(dòng)態(tài)雙調(diào)制波的中點(diǎn)電壓平衡算法進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明此算法在諧波消除、無(wú)功補(bǔ)償、初始電壓不平衡等條件下都能很好的平衡中點(diǎn)電壓；基于簡(jiǎn)化的SVPWM角度預(yù)測(cè)的中點(diǎn)電壓平衡算法,是通過(guò)坐標(biāo)變換把三電平SVPWM轉(zhuǎn)化成兩電平SVPWM,套用兩電平的計(jì)算方法,并根據(jù)中點(diǎn)電壓的偏移對(duì)參考電壓矢量的角度進(jìn)行預(yù)測(cè)修正,改變參考電壓矢量所在區(qū)域和各矢量的作用時(shí)間來(lái)減少中點(diǎn)電壓的低頻波動(dòng)。對(duì)基于簡(jiǎn)化的SVPWM角度預(yù)測(cè)的中點(diǎn)電壓平衡算法進(jìn)行了諧波消除和無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆抡?結(jié)果表明此算法也能較好地保證中點(diǎn)電壓平衡。最后,論文設(shè)計(jì)了一套APF通用監(jiān)控設(shè)備人機(jī)界面系統(tǒng),詳細(xì)說(shuō)明了該系統(tǒng)各部分的功能。此人機(jī)界面系統(tǒng)是由APF主控制板、通信板、可編程觸摸屏(PS-LCD)三部分組成,通過(guò)公共因子算法(CFA)進(jìn)行頻域分析計(jì)算電壓、電流的各次諧波分量,并基于RS-232總線(xiàn)在APF和可編程觸摸屏之間交換數(shù)據(jù)傳送指令,并在可編程觸摸屏上展現(xiàn),實(shí)現(xiàn)對(duì)電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)和對(duì)APF的控制。
【關(guān)鍵詞】：三電平 有源電力濾波器 中點(diǎn)電壓平衡 動(dòng)態(tài)雙調(diào)制波 角度預(yù)測(cè) 人機(jī)界面
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM761
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 引言11
• 1.2 電網(wǎng)諧波的產(chǎn)生、危害、治理11-13
• 1.2.1 諧波的來(lái)源11-12
• 1.2.2 諧波的危害12
• 1.2.3 諧波的治理12-13
• 1.3 有源電力濾波器發(fā)展與分類(lèi)13-15
• 1.4 三電平有源電力濾波器15-17
• 1.4.1 二極管箝位型多電平變換器15-16
• 1.4.2 飛跨電容型多電平變換器16
• 1.4.3 級(jí)聯(lián)型多電平變換器16-17
• 1.5 二極管箝位型三電平APF關(guān)鍵技術(shù)17-20
• 1.5.1 二極管箝位型變換器中點(diǎn)電壓平衡問(wèn)題17-18
• 1.5.2 APF諧波檢測(cè)算法18-19
• 1.5.3 APF電流控制算法19-20
• 1.6 本文主要研究工作20-21
• 第2章 二極管箝位型三電平APF系統(tǒng)模型21-34
• 2.1 二極管箝位型三電平變換器工作原理21-23
• 2.2 二極管箝位型三電平APF數(shù)學(xué)模型23-28
• 2.2.1 abc靜止坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型23-26
• 2.2.2 同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系數(shù)學(xué)模型26-28
• 2.3 二極管箝位型三電平APF的PWM控制方法28-33
• 2.3.1 載波層疊調(diào)制28-31
• 2.3.2 空間電壓矢量調(diào)制31-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第3章 二極管箝位型三電平APF中點(diǎn)電壓平衡算法研究34-57
• 3.1 中點(diǎn)電壓不平衡原因34-35
• 3.2 基于動(dòng)態(tài)雙調(diào)制波的中點(diǎn)電壓平衡算法35-47
• 3.2.1 雙調(diào)制波原理35-38
• 3.2.2 動(dòng)態(tài)雙調(diào)制波及中點(diǎn)電壓控制器38-40
• 3.2.3 仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果40-47
• 3.3 基于簡(jiǎn)化的SVPWM角度預(yù)測(cè)的中點(diǎn)電壓平衡算法47-55
• 3.3.1 簡(jiǎn)化的三電平SVPWM調(diào)制算法47-50
• 3.3.2 電壓矢量對(duì)中點(diǎn)電壓的影響50-52
• 3.3.3 基于簡(jiǎn)化的SVPWM角度預(yù)測(cè)的中點(diǎn)電壓平衡控制算法52-55
• 3.4 本章小結(jié)55-57
• 第4章 APF通用監(jiān)控設(shè)備人機(jī)界面設(shè)計(jì)57-74
• 4.1 國(guó)內(nèi)外電能質(zhì)量監(jiān)控產(chǎn)品57-59
• 4.2 人機(jī)界面系統(tǒng)功能59-63
• 4.2.1 APF主控制部分59-60
• 4.2.2 通信板60-61
• 4.2.3 PS-LCD部分61-63
• 4.3 通信協(xié)議及通信方式63-65
• 4.3.1 數(shù)據(jù)幀介紹64
• 4.3.2 通信方式選擇64-65
• 4.4 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)65-68
• 4.4.1 諧波計(jì)算公共因子算法65-67
• 4.4.2 I2C總線(xiàn)及EEPROM簡(jiǎn)介67-68
• 4.5 主要操作界面介紹68-72
• 4.6 本章小結(jié)72-74
• 第5章 總結(jié)與展望74-76
• 5.1 全文工作總結(jié)74
• 5.2 未來(lái)展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 致謝80-82
• 附錄82-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間科研成果84

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本文編號(hào)：328014