基于改进滞环电流控制的有源电力滤波器研究

论文摘要

随着各种非线性和时变性电力电子装置的快速发展和广泛应用,电力系统被注入了大量的电力系统谐波和无功电流,这对电力系统的安全和电能质量的提高造成极大的影响。作为抑制电力系统谐波的有效装置,有源电力滤波器成为了人们当前研究的热点之一。本文首先介绍了电力系统谐波产生的原因、危害及其治理策略,分析了有源电力滤波器的发展现状、分类、常用的电流跟踪控制方式及其研究现状。重点探讨了三相三线制并联型有源电力滤波器的基本结构及其工作原理。阐述了有源电力滤波器常用的谐波电流检测算法,并给出了其电流跟踪控制的目标。通过对比三角波比较方式和滞环比较方式的优缺点,本文选用滞环比较方式作为有源电力滤波器的电流跟踪控制方式。建立了有源电力滤波器主电路的数学模型,分析了当采用滞环电流控制方式时,滞环环宽、补偿电流、开关频率、电网电压、直流侧电压和交流侧电感之间的相互关系。针对传统滞环电流控制方式的不足,介绍了两种改进思路。采用和仿真实现了变环宽滞环电流控制方式作为改进有源电力滤波器电流跟踪控制的思路,分析了该控制方式的基本原理、总体结构、环宽调节及其电路结构。在此基础上,研究探讨了变环宽滞环电流控制方式的硬件设计,包括PWM逆变器基本结构、器件选择和交流侧电感值的选取。以PSIM6.0作为仿真实验平台,本文搭建了三相三线制并联型有源电力滤波器系统仿真模型,分别针对固定环宽滞环电流控制方式和变环宽滞环电流控制方式,在其他实验参数一致的情况下,进行仿真实验。并对仿真实验结果作了对比分析,验证了变环宽滞环电流控制方式的可行性和有效性。最后,总结了本文的主要研究内容,并对今后努力方向作了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 电力系统谐波产生的原因、危害及其治理策略
• 1.1.1 电力系统谐波产生的原因
• 1.1.2 电力系统谐波的危害及治理策略
• 1.1.3 有源电力滤波器的发展现状及分类
• 1.2 有源电力滤波器的电流跟踪控制方式
• 1.2.1 有源电力滤波器常用的电流跟踪控制方法
• 1.2.2 有源电力滤波器电流跟踪控制方式的研究现状
• 1.3 本文的主要工作及研究内容
• 第2章 有源电力滤波器基本原理及电流控制
• 2.1 有源电力滤波器的基本原理
• 2.2 三相三线制并联型有源电力滤波器的基本结构及工作原理
• 2.3 有源电力滤波器常用的谐波检测方法
• 2.4 有源电力滤波器电流跟踪控制的目标
• 2.5 本章小结
• 第3章 有源电力滤波器滞环电流控制分析
• 3.1 有源电力滤波器常用的两种电流跟踪控制技术
• 3.1.1 三角波比较方式
• 3.1.2 滞环比较方式
• 3.2 有源电力滤波器主电路的数学模型
• 3.2.1 有源电力滤波器主电路参数之间的关系
• 3.2.2 有源电力滤波器滞环环宽与开关频率的关系
• 3.2.3 有源电力滤波器补偿电流原理
• 3.3 传统滞环电流控制方式的改进
• 3.4 本章小结
• 第4章 改进滞环电流控制方式的分析与实现
• 4.1 变环宽滞环电流控制方式
• 4.1.1 变环宽滞环电流控制方式的基本原理
• 4.1.2 变环宽滞环电流控制方式的总体结构
• 4.1.3 变环宽滞环电流控制方式的电路设计
• 4.2 变环宽滞环电流控制方式的硬件实现
• 4.2.1 PWM逆变器的基本结构
• 4.2.2 PWM逆变器的器件选择
• 4.3 交流侧滤波电感的设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 改进滞环电流控制方式的仿真及其分析
• 5.1 基于PSIM6.0仿真软件搭建仿真模型
• 5.1.1 三相三线制并联型有源电力滤波器仿真模型
• 5.1.2 变环宽滞环电流控制方式的仿真模型
• 5.2 变环宽滞环电流控制方式的仿真
• 5.3 变环宽滞环电流控制方式的仿真结果分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 今后工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢