本文關(guān)鍵詞：三相四線制三電平有源濾波器的關(guān)鍵技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 有源電力濾波器 三相四線制 三電平 比例諧振 重復(fù)控制

【摘要】：隨著電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用,諧波已逐漸成為影響電網(wǎng)電能質(zhì)量的主要原因。有源電力濾波器(APF,Active Power Filter)是補(bǔ)償電網(wǎng)諧波的重要手段之一。相比于兩電平有源濾波器,三電平APF具有電流紋波小、諧波畸變率低、硬件結(jié)構(gòu)緊湊、無(wú)源器件體積小、價(jià)格低等優(yōu)勢(shì),易于模塊化設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)功率擴(kuò)展,大大減小了設(shè)備體積。本文針對(duì)三相四線制系統(tǒng)中的并聯(lián)型三電平有源電力濾波器,從系統(tǒng)建模、主電路及無(wú)源器件設(shè)計(jì)、諧波提取算法、電流跟蹤控制、直流母線電壓與中點(diǎn)電位平衡控制等方面進(jìn)行了研究,對(duì)比例諧振與比例積分加重復(fù)控制兩種電流控制方法進(jìn)行了詳細(xì)對(duì)比分析,并通過(guò)Matlab/Simulink仿真平臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證。本文搭建了一臺(tái)單相額定補(bǔ)償電流50A的三相三電平有源濾波器樣機(jī),詳細(xì)闡述了包括供電電源、采樣電路、硬件保護(hù)電路和控制電路的硬件電路設(shè)計(jì)方法,和以TMS320F28335型DSP為核心、CPLD為輔助的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)相關(guān)控制策略的可行性和系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)有效性進(jìn)行驗(yàn)證,對(duì)三相靜止坐標(biāo)系下基于比例諧振和帶比例積分的重復(fù)控制兩種電流跟蹤控制方法進(jìn)行比較,分析了二者優(yōu)缺點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)證明,本文設(shè)計(jì)的樣機(jī)可以有效補(bǔ)償三相四線制系統(tǒng)中的電流諧波,電網(wǎng)電流諧波畸變率從20%以上降至5%以下。
【關(guān)鍵詞】：有源電力濾波器 三相四線制 三電平 比例諧振 重復(fù)控制
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM761;TN713.8
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-12
• 1 緒論12-17
• 1.1 電力系統(tǒng)中的諧波源及其危害12-14
• 1.1.1 電力系統(tǒng)中諧波源的種類12-14
• 1.1.2 諧波的危害14
• 1.2 有源電力濾波器的研究與發(fā)展14-16
• 1.2.1 有源電力濾波器的分類14-15
• 1.2.2 并聯(lián)型有源電力濾波器的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本文的研究的主要內(nèi)容16-17
• 2 三相四線制三電平有源濾波器的工作原理與主電路設(shè)計(jì)17-30
• 2.1 NPC三電平有源濾波器的工作原理17-19
• 2.1.1 并聯(lián)型有源電力濾波器的工作原理17-18
• 2.1.2 NPC三電平逆變電路的工作原理18-19
• 2.2 NPC三電平有源濾波器的數(shù)學(xué)模型19-22
• 2.2.1 NPC三電平有源濾波器在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型19-21
• 2.2.2 NPC三電平有源濾波器在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型21-22
• 2.3 NPC三電平有源濾波器的主電路設(shè)計(jì)22-28
• 2.3.1 直流母線設(shè)計(jì)22-25
• 2.3.2 LCL濾波器設(shè)計(jì)25-28
• 2.4 本章小結(jié)28-30
• 3 三電平并聯(lián)型有源濾波器的控制策略研究30-52
• 3.1 諧波提取算法研究30-34
• 3.1.1 基于頻域分析的傅里葉變換諧波檢測(cè)算法30-31
• 3.1.2 基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的諧波電流檢測(cè)算法31-34
• 3.2 電流控制方法研究34-43
• 3.2.1 比例諧振控制35-39
• 3.2.2 重復(fù)控制39-43
• 3.3 電壓控制方法研究43-45
• 3.3.1 中點(diǎn)電位平衡控制的數(shù)學(xué)模型43-44
• 3.3.2 直流母線電壓和中點(diǎn)電位平衡控制方法44-45
• 3.4 三電平有源濾波器系統(tǒng)仿真45-51
• 3.4.1 諧波提取算法仿真分析46-47
• 3.4.2 采用比例諧振控制的諧波補(bǔ)償仿真分析47-48
• 3.4.3 采用重復(fù)控制的諧波補(bǔ)償仿真分析48-49
• 3.4.4 母線電壓控制的仿真分析49-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 4 三相四線制三電平有源濾波器的樣機(jī)設(shè)計(jì)52-63
• 4.1 三電平有源濾波器系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)52-53
• 4.2 三電平有源濾波器系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)53-57
• 4.2.1 主功率電路及無(wú)源器件參數(shù)設(shè)計(jì)53
• 4.2.2 系統(tǒng)供電電源設(shè)計(jì)53-54
• 4.2.3 采樣電路設(shè)計(jì)54-56
• 4.2.4 硬件保護(hù)設(shè)計(jì)56-57
• 4.2.5 控制電路設(shè)計(jì)57
• 4.3 三電平有源濾波器系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)57-62
• 4.3.1 DSP程序設(shè)計(jì)58-60
• 4.3.2 CPLD程序設(shè)計(jì)60-61
• 4.3.3 ARM程序設(shè)計(jì)61-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 5 三相四線制三電平有源濾波器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建及實(shí)驗(yàn)結(jié)果63-75
• 5.1 三電平有源濾波器諧波抑制試驗(yàn)65-73
• 5.1.1 驅(qū)動(dòng)波形調(diào)試65-66
• 5.1.2 直流母線電壓的建立66-67
• 5.1.3 諧波電流補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)67-70
• 5.1.4 負(fù)載突變實(shí)驗(yàn)70-72
• 5.1.5 硬件過(guò)流保護(hù)實(shí)驗(yàn)72-73
• 5.2 三電平有源濾波器無(wú)功功率補(bǔ)償試驗(yàn)73-74
• 5.3 本章小結(jié)74-75
• 6 結(jié)論與展望75-77
• 6.1 本文研究工作總結(jié)75-76
• 6.2 未來(lái)研究工作展望76-77
• 參考文獻(xiàn)77-82
• 致謝82-83
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文83-85

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