發(fā)布時(shí)間：2018-12-17 23:12

【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,電力系統(tǒng)中非線性負(fù)載逐漸增加,給電網(wǎng)注入了大量的諧波電流,電能質(zhì)量問題日益嚴(yán)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(bǔ)償性能成為研究的熱點(diǎn)。目前,有源電力濾波器的控制方法多種多樣,其中,模型預(yù)測控制以其參數(shù)易于設(shè)計(jì),動(dòng)態(tài)響應(yīng)快,易于應(yīng)用非線性系統(tǒng)等特點(diǎn)被廣泛關(guān)注,具有廣闊的應(yīng)用前景,但傳統(tǒng)模型預(yù)測控制同時(shí)存在開關(guān)頻率不固定、有差控制方式等缺點(diǎn),嚴(yán)重限制了模型預(yù)測控制的發(fā)展。為此,本文提出基于空間矢量模型預(yù)測控制的有源電力濾波器作為研究課題。本文研究的內(nèi)容主要有:1、在分析目前有源電力濾波器主要拓?fù)涞幕�礎(chǔ)上,并考慮到LCL濾波器比L濾波器具有更強(qiáng)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?fù)浣Y(jié)構(gòu),闡述其工作原理,分別建立了系統(tǒng)在abc坐標(biāo)系、??坐標(biāo)系、dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,由于??坐標(biāo)系下的變量不存在耦合關(guān)系,易于分析,選取??坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型作為空間矢量模型預(yù)測控制分析的基礎(chǔ)。2、重點(diǎn)研究了有源電力濾波器中首要關(guān)鍵技術(shù)諧波檢測技術(shù)。詳細(xì)分析了工程上目前廣泛應(yīng)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(biāo)變換(synchronous reference frame,SRF)的檢測法,并針對傅里葉分析法存在計(jì)算量大、計(jì)算突變負(fù)載諧波有延時(shí)和傳統(tǒng)同步坐標(biāo)變換檢測法不能檢測任意次諧波的缺點(diǎn),在傳統(tǒng)同步坐標(biāo)變換檢測法的基礎(chǔ)上提出基于廣義同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換的檢測法,該方法不僅能準(zhǔn)確檢測出任意指定次數(shù)的諧波,還能準(zhǔn)確檢測出無功分量,并且具有計(jì)算量小,快速響應(yīng)等特點(diǎn)。3、重點(diǎn)研究了有源電力濾波器中另一關(guān)鍵環(huán)節(jié)逆變控制環(huán)節(jié)。本文采用電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)雙閉環(huán)控制策略,其中,電流內(nèi)環(huán)控制采用基于電壓空間矢量的模型預(yù)測控制,采用空間矢量調(diào)制(SVPWM)控制與有限控制集模型預(yù)測控制(finite control set model pre-dictive current control,FCS-MPC)相結(jié)合的原理,通過改進(jìn)的模型預(yù)測控制來減少計(jì)算量,然后針對模型預(yù)測控制本身存在的開關(guān)頻率不固定、對器件要求高、有差控制方式等缺點(diǎn),結(jié)合兩者控制的特點(diǎn)提出基于空間矢量的模型預(yù)測控制。該控制方法具有直流側(cè)電壓利用率高、開關(guān)頻率固定、無差控制等特點(diǎn)。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(yù)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(fù)載和非平衡負(fù)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(chǔ)上,進(jìn)行了主電路、控制電路和控制軟件的設(shè)計(jì)。其中,主電路的設(shè)計(jì)包括LCL濾波器、直流側(cè)電壓和電容、功率模塊的設(shè)計(jì);控制電路設(shè)計(jì)包括電壓采樣調(diào)理電路、電流采用調(diào)理電路、過零檢測電路的設(shè)計(jì);控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)給出了主程序和中斷程序的流程圖。根據(jù)以上設(shè)計(jì)搭建了一款有源電力濾波器樣機(jī),通過搭建的樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證本文所述理論的正確性。通過仿真模型和樣機(jī)實(shí)驗(yàn),結(jié)果均表明所設(shè)計(jì)的有源電力濾波器系統(tǒng)能夠有效抑制諧波、補(bǔ)償無功和改善三相不平衡,而且直流側(cè)電壓基本維持穩(wěn)定,從而驗(yàn)證了本文所述理論的正確性,對工程實(shí)踐起了一定的指導(dǎo)作用和應(yīng)用價(jià)值。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM761;TN713.8

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2384929