指定次补偿的并联型APF关键技术研究

【摘要】随着电力电子设备和非线性负载的大量使用,产生的谐波导致的电能质量问题愈来愈突出。因此,对谐波的研究和治理具有非常重要的意义。有源电力滤波器以其优越的补偿性,近些年来受到了广泛的研究和关注。本文结合工程应用,对并联型APF(ActivePowerFilter)相关技术进行研究。论文分析了APF的分类和工作原理,建立了三相三线制并联APF的数学模型。研究了基于广义积分器的数字锁相技术,研究了谐波电流提取算法,总结各种谐波电流提取算法优缺点,提出了一种多同步坐标直接谐波提取算法；研究了APF电流的调制技术,分析了目前应用较多的调制技术优缺点,并深入研究了空间脉宽矢量调制算法及实现方法。对所研究的相关技术进行了MATLAB仿真和实验验证。针对PI控制器对交流信号跟踪性能较差、重复控制电流控制器动态响应速度慢的问题,提出了一种以PI控制器作为内环,以重复控制器作为外环的双环复合控制器。论文给出了双环复合控制器的设计方法,进行了动态性能、稳态性能分析。分析表明该双环控制器由重复控制器保证电流的无静差跟踪,由PI控制器保证跟踪电流的动态响应,它具有补偿精度高、动态响应速度快的优点。在理论研究的基础上,通过MATLAB仿真和实验验证了该控制器的有效性。研究了直流侧电压的控制策略,分析了d-q间接谐波提取算法和多同步旋转直接谐波提取算法在负载突变时对直流侧电压稳定性的影响,针对工程应用中APF启动冲击电流过大的问题,设计了一种实用的直流侧电压软启动控制技术,并通过实验验证了该方法的可行性。综合运用基于广义积分器的数字锁相技术、指定次谐波电流提取技术、双环电流控制技术、空间脉宽矢量调制技术以及直流侧电压控制技术,研究并提出一种三相三线制并联型APF的控制策略,对该控制策进行了理论研究。MATLAB仿真和实验表明该控制策略在设计的APF上的应用可以使得APF快速无静差的跟踪补偿谐波电流,并具有指定次谐波补偿功能和较高的可靠性。
【作者】谢兴峰；
【导师】杨新华；
【作者基本信息】兰州理工大学，电力电子与电力传动，2014，硕士
【关键词】SVPWM；谐波检测算法；双环复合控制；直流侧电压控制；指定次补偿控制策略；

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