電流型有源濾波器及其控制的研究
發(fā)布時(shí)間：2020-12-14 07:06
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展,非線性大功率負(fù)載不斷增多,由此帶來的無功沖擊和諧波污染問題越來越嚴(yán)重,因此諧波和無功的治理成為改善電能質(zhì)量的重要內(nèi)容。有源電力濾波器(APF)是常用的治理裝置,可以動(dòng)態(tài)抑制系統(tǒng)中的諧波、補(bǔ)償無功功率。目前,常用的APF主要是采用電壓型逆變器的結(jié)構(gòu)形式,相比而言,基于電流型逆變器的APF具有響應(yīng)速度快,可靠性高,濾波范圍廣等優(yōu)點(diǎn),特別是隨著超導(dǎo)材料及其儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展,電流型APF呈現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。本文在分析APF工作原理及其數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,研究了基于瞬時(shí)無功功率理論的諧波電流檢測算法,并對檢測效果進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。對APF基于傳統(tǒng)PI的間接控制和直接控制進(jìn)行了分析。同時(shí),通過分析電流型APF的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。并基于空間矢量控制的原理,研究了電流型逆變器的SVPWM控制原理及實(shí)現(xiàn)過程。滑模變結(jié)構(gòu)控制在響應(yīng)速度、魯棒性等方面都占有優(yōu)勢,本文針對電流型APF的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),研究了基于滑模變結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)控制策略�？刂浦胁捎脙绱乌吔傻幕？刂品椒�,通過調(diào)整參數(shù)加速向滑模面的趨近過程,減小抖振。運(yùn)用PSCAD/EMTDC軟件搭建了電流型APF的仿真模型,...
【文章來源】：天津科技大學(xué)天津市
【文章頁數(shù)】：74 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
APF通用結(jié)構(gòu)框圖
ＡＰＦ控制策略提供了理論依據(jù)。??２．４?ＡＰＦ的電流跟蹤控制技術(shù)??圖２－４為ＡＰＦ結(jié)構(gòu)框圖，在對ＡＰＦ進(jìn)行研究時(shí)，可以將其分為兩個(gè)重要部分：??即諧波檢測和補(bǔ)償電流的跟蹤控制。諧波電流的檢測是快速準(zhǔn)確的計(jì)算出系統(tǒng)中的諧??波分量，補(bǔ)償電流跟蹤控制技術(shù)則是使ＡＰＦ能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)出相應(yīng)的電流來抵消系統(tǒng)??中的諧波分量。所以，較好的電流控制策略是實(shí)現(xiàn)ＡＰＦ功能的關(guān)鍵。??￣￣ｒｗｉ????＾系統(tǒng)阻抗??功率?系焱參??氣元?ｎ??，ｒｌｆ７?■￣｜?補(bǔ)償??模式丨＋?控制?????信號?▼??丨＾１調(diào)丨?誤差?丨系細(xì)￥丨＿?生成?丨參％信??制策略ｒ?Ｉ制策略Ｐ?Ｉ號生成??圖２－４?ＡＰＦ通用結(jié)構(gòu)框圖??Ｆｉｇ．?２－４?Ｇｅｎｅｒａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＡＰＦ??脈沖寬度調(diào)制（ＰＷＭ）技術(shù)是并聯(lián)補(bǔ)償裝置的核心技術(shù)，在并聯(lián)補(bǔ)償裝置的控??制中有著非常重要的地位。功率單元的ＰＷＭ調(diào)制方式及其控制策略是ＡＰＦ重要技術(shù)??之一丨３５】＿。近幾年ＡＰＦ中采用的ＰＷＭ技術(shù)主要有：三角波比較、滯環(huán)比較控制、??空間矢量控制、自適應(yīng)控制及滑模控制等［３７１。??（１）三角波比較控制??圖２－５為三角波比較控制策略示意圖。該控制是根據(jù)電流誤差最小的原理，將檢??測到的指令電流／／和ＡＰＦ發(fā)出的電流信號作比較，并將對比結(jié)果用電控制??器做調(diào)整，然后和三角載波進(jìn)行比較得到控制ＡＰＦ主電路功率
存在一些問題，主要體現(xiàn)在其動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢、電路比較復(fù)雜、跟隨誤差大等方面。??（２）滯環(huán)電流比較控制［３８］??滯壞比較控制策略結(jié)合了電流控制及空間矢量原理。圖２－６采用的是滯環(huán)比較控??制方法，此方法的控制過程是：對比參考電流信號／／和ＡＰＦ產(chǎn)生的補(bǔ)償電流信號ｚ‘ｃ，??得到誤差量Ａ／ｃ，并將誤差量Ａ４當(dāng)成滯環(huán)比較器的輸入信號，經(jīng)滯環(huán)比較器作用得到??控制逆變器電力電子器件的ＰＷＭ波，從而控制逆變器的功率單元來達(dá)到補(bǔ)償負(fù)載諧波??的目的。??？??｜——Ｉ—?ＰＷＭ??ｉｃ?廣＾ｉｃ?控制信號??—－（ｇＨ—?．????ｉ〇??圖２－６滯環(huán)電流比較控制??Ｆｉｇ．?２－６?Ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｃｏｎｔｒｏｌ??滯環(huán)比較控制方式的優(yōu)勢體現(xiàn)電路相對簡單，比三角波比較控制的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，??而且不需要載波等方面。但通常情況下滯環(huán)比較控制的滯環(huán)寬度是不變的，這會(huì)使得??主電路的開關(guān)頻率不恒定。在誤差信號變動(dòng)范圍大且較小的情況下，固定的滯環(huán)寬度??在某種程度上會(huì)造成補(bǔ)償諧波誤差變大；在以直較大時(shí)，由于滯環(huán)寬度固定，所以器件??的開關(guān)頻率會(huì)增大
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于全程滑模變結(jié)構(gòu)控制的有源電力濾波器[J]. 劉國海,張琛,陳兆嶺,錢鞠,沈躍. 電氣傳動(dòng). 2014(11)
[2]基于空間矢量控制策略實(shí)現(xiàn)的有源電力濾波器的建模與分析[J]. 李滿,錢平. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2014(15)
[3]電流型Z源逆變器的三值邏輯空間矢量控制策略[J]. 房緒鵬,朱明杰,譚延超. 電氣傳動(dòng)自動(dòng)化. 2011(05)
[4]一種電流型三相逆變器PWM調(diào)制的數(shù)字實(shí)現(xiàn)[J]. 王克柔,吳燕仙,李玉玲. 電力電子技術(shù). 2011(04)
[5]永磁同步電動(dòng)機(jī)的無抖振滑�？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 王艷敏,馮勇,陸啟良. 電機(jī)與控制學(xué)報(bào). 2008(05)
[6]變結(jié)構(gòu)控制的抖振問題研究[J]. 白圣建,黃新生. 計(jì)算機(jī)仿真. 2006(06)
[7]狀態(tài)反饋與延遲補(bǔ)償相結(jié)合的電流型有源濾波器控制方法[J]. 侯勇,江紅勝,朱曉光. 電網(wǎng)技術(shù). 2005(08)
[8]三相三線有源電力濾波器電流跟蹤性能最優(yōu)化控制[J]. 周衛(wèi)平,吳正國,夏立,劉大明. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2004(11)
[9]基于離散滑�？刂频腄STATCOM的研究[J]. 賈嘉斌,袁佳歆,姜芳芳,陳國強(qiáng),陳柏超. 高電壓技術(shù). 2004(08)
[10]超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置中的電流源型逆變器[J]. 劉遜,褚旭,蔣曉華. 電力電子技術(shù). 2004(04)
博士論文
[1]有源電力濾波器網(wǎng)側(cè)諧波電流控制技術(shù)研究[D]. 楊君.華中科技大學(xué) 2014
[2]并聯(lián)型有源電力濾波器諧波檢測及控制技術(shù)研究[D]. 謝斌.華中科技大學(xué) 2010
[3]新型串聯(lián)混合型有源電力濾波器及相關(guān)問題研究[D]. 謝冰若.華中科技大學(xué) 2010
[4]電流型PWM整流器及其控制策略的研究[D]. 李玉玲.浙江大學(xué) 2006
[5]基于基波磁通補(bǔ)償?shù)拇?lián)混合型有源濾波器研究[D]. 李達(dá)義.華中科技大學(xué) 2005
[6]有源電力濾波器的變結(jié)構(gòu)控制策略研究[D]. 鐘金亮.浙江大學(xué) 1998
碩士論文
[1]基于瞬時(shí)無功功率理論的三相諧波電流檢測研究[D]. 楊懷仁.浙江大學(xué) 2014
[2]基于滑模變結(jié)構(gòu)的有源電力濾波器控制方法研究[D]. 周茜.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2012
[3]電流型并聯(lián)有源濾波器及其控制方法研究[D]. 李曉萌.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[4]基于瞬時(shí)無功功率理論的諧波和無功電流檢測方法研究[D]. 葉明佳.重慶大學(xué) 2012
[5]應(yīng)用于飛機(jī)交流電源的有源電力濾波器研究[D]. 盧盈.南京航空航天大學(xué) 2009
[6]三相電流型逆變器的PWM控制方法研究[D]. 袁兆凱.中國石油大學(xué) 2008
[7]基于滑模變結(jié)構(gòu)控制的有源電力濾波器的研究及應(yīng)用[D]. 王明菊.湖南工業(yè)大學(xué) 2007
[8]滑模變結(jié)構(gòu)控制在DSTATCOM中的應(yīng)用研究[D]. 謝廣志.東北電力大學(xué) 2007
[9]基于DSP的三相電流型空間矢量PWM逆變器的研究[D]. 付慶磊.華北電力大學(xué)（河北） 2007
[10]基于瞬時(shí)無功功率理論的并聯(lián)混合有源電力濾波器的研究[D]. 王小紅.天津大學(xué) 2005
本文編號：2916038
【文章來源】：天津科技大學(xué)天津市
【文章頁數(shù)】：74 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
APF通用結(jié)構(gòu)框圖
ＡＰＦ控制策略提供了理論依據(jù)。??２．４?ＡＰＦ的電流跟蹤控制技術(shù)??圖２－４為ＡＰＦ結(jié)構(gòu)框圖，在對ＡＰＦ進(jìn)行研究時(shí)，可以將其分為兩個(gè)重要部分：??即諧波檢測和補(bǔ)償電流的跟蹤控制。諧波電流的檢測是快速準(zhǔn)確的計(jì)算出系統(tǒng)中的諧??波分量，補(bǔ)償電流跟蹤控制技術(shù)則是使ＡＰＦ能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)出相應(yīng)的電流來抵消系統(tǒng)??中的諧波分量。所以，較好的電流控制策略是實(shí)現(xiàn)ＡＰＦ功能的關(guān)鍵。??￣￣ｒｗｉ????＾系統(tǒng)阻抗??功率?系焱參??氣元?ｎ??，ｒｌｆ７?■￣｜?補(bǔ)償??模式丨＋?控制?????信號?▼??丨＾１調(diào)丨?誤差?丨系細(xì)￥丨＿?生成?丨參％信??制策略ｒ?Ｉ制策略Ｐ?Ｉ號生成??圖２－４?ＡＰＦ通用結(jié)構(gòu)框圖??Ｆｉｇ．?２－４?Ｇｅｎｅｒａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＡＰＦ??脈沖寬度調(diào)制（ＰＷＭ）技術(shù)是并聯(lián)補(bǔ)償裝置的核心技術(shù)，在并聯(lián)補(bǔ)償裝置的控??制中有著非常重要的地位。功率單元的ＰＷＭ調(diào)制方式及其控制策略是ＡＰＦ重要技術(shù)??之一丨３５】＿。近幾年ＡＰＦ中采用的ＰＷＭ技術(shù)主要有：三角波比較、滯環(huán)比較控制、??空間矢量控制、自適應(yīng)控制及滑模控制等［３７１。??（１）三角波比較控制??圖２－５為三角波比較控制策略示意圖。該控制是根據(jù)電流誤差最小的原理，將檢??測到的指令電流／／和ＡＰＦ發(fā)出的電流信號作比較，并將對比結(jié)果用電控制??器做調(diào)整，然后和三角載波進(jìn)行比較得到控制ＡＰＦ主電路功率
存在一些問題，主要體現(xiàn)在其動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢、電路比較復(fù)雜、跟隨誤差大等方面。??（２）滯環(huán)電流比較控制［３８］??滯壞比較控制策略結(jié)合了電流控制及空間矢量原理。圖２－６采用的是滯環(huán)比較控??制方法，此方法的控制過程是：對比參考電流信號／／和ＡＰＦ產(chǎn)生的補(bǔ)償電流信號ｚ‘ｃ，??得到誤差量Ａ／ｃ，并將誤差量Ａ４當(dāng)成滯環(huán)比較器的輸入信號，經(jīng)滯環(huán)比較器作用得到??控制逆變器電力電子器件的ＰＷＭ波，從而控制逆變器的功率單元來達(dá)到補(bǔ)償負(fù)載諧波??的目的。??？??｜——Ｉ—?ＰＷＭ??ｉｃ?廣＾ｉｃ?控制信號??—－（ｇＨ—?．????ｉ〇??圖２－６滯環(huán)電流比較控制??Ｆｉｇ．?２－６?Ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｃｏｎｔｒｏｌ??滯環(huán)比較控制方式的優(yōu)勢體現(xiàn)電路相對簡單，比三角波比較控制的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，??而且不需要載波等方面。但通常情況下滯環(huán)比較控制的滯環(huán)寬度是不變的，這會(huì)使得??主電路的開關(guān)頻率不恒定。在誤差信號變動(dòng)范圍大且較小的情況下，固定的滯環(huán)寬度??在某種程度上會(huì)造成補(bǔ)償諧波誤差變大；在以直較大時(shí)，由于滯環(huán)寬度固定，所以器件??的開關(guān)頻率會(huì)增大
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于全程滑模變結(jié)構(gòu)控制的有源電力濾波器[J]. 劉國海,張琛,陳兆嶺,錢鞠,沈躍. 電氣傳動(dòng). 2014(11)
[2]基于空間矢量控制策略實(shí)現(xiàn)的有源電力濾波器的建模與分析[J]. 李滿,錢平. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2014(15)
[3]電流型Z源逆變器的三值邏輯空間矢量控制策略[J]. 房緒鵬,朱明杰,譚延超. 電氣傳動(dòng)自動(dòng)化. 2011(05)
[4]一種電流型三相逆變器PWM調(diào)制的數(shù)字實(shí)現(xiàn)[J]. 王克柔,吳燕仙,李玉玲. 電力電子技術(shù). 2011(04)
[5]永磁同步電動(dòng)機(jī)的無抖振滑�？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 王艷敏,馮勇,陸啟良. 電機(jī)與控制學(xué)報(bào). 2008(05)
[6]變結(jié)構(gòu)控制的抖振問題研究[J]. 白圣建,黃新生. 計(jì)算機(jī)仿真. 2006(06)
[7]狀態(tài)反饋與延遲補(bǔ)償相結(jié)合的電流型有源濾波器控制方法[J]. 侯勇,江紅勝,朱曉光. 電網(wǎng)技術(shù). 2005(08)
[8]三相三線有源電力濾波器電流跟蹤性能最優(yōu)化控制[J]. 周衛(wèi)平,吳正國,夏立,劉大明. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2004(11)
[9]基于離散滑�？刂频腄STATCOM的研究[J]. 賈嘉斌,袁佳歆,姜芳芳,陳國強(qiáng),陳柏超. 高電壓技術(shù). 2004(08)
[10]超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置中的電流源型逆變器[J]. 劉遜,褚旭,蔣曉華. 電力電子技術(shù). 2004(04)
博士論文
[1]有源電力濾波器網(wǎng)側(cè)諧波電流控制技術(shù)研究[D]. 楊君.華中科技大學(xué) 2014
[2]并聯(lián)型有源電力濾波器諧波檢測及控制技術(shù)研究[D]. 謝斌.華中科技大學(xué) 2010
[3]新型串聯(lián)混合型有源電力濾波器及相關(guān)問題研究[D]. 謝冰若.華中科技大學(xué) 2010
[4]電流型PWM整流器及其控制策略的研究[D]. 李玉玲.浙江大學(xué) 2006
[5]基于基波磁通補(bǔ)償?shù)拇?lián)混合型有源濾波器研究[D]. 李達(dá)義.華中科技大學(xué) 2005
[6]有源電力濾波器的變結(jié)構(gòu)控制策略研究[D]. 鐘金亮.浙江大學(xué) 1998
碩士論文
[1]基于瞬時(shí)無功功率理論的三相諧波電流檢測研究[D]. 楊懷仁.浙江大學(xué) 2014
[2]基于滑模變結(jié)構(gòu)的有源電力濾波器控制方法研究[D]. 周茜.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2012
[3]電流型并聯(lián)有源濾波器及其控制方法研究[D]. 李曉萌.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[4]基于瞬時(shí)無功功率理論的諧波和無功電流檢測方法研究[D]. 葉明佳.重慶大學(xué) 2012
[5]應(yīng)用于飛機(jī)交流電源的有源電力濾波器研究[D]. 盧盈.南京航空航天大學(xué) 2009
[6]三相電流型逆變器的PWM控制方法研究[D]. 袁兆凱.中國石油大學(xué) 2008
[7]基于滑模變結(jié)構(gòu)控制的有源電力濾波器的研究及應(yīng)用[D]. 王明菊.湖南工業(yè)大學(xué) 2007
[8]滑模變結(jié)構(gòu)控制在DSTATCOM中的應(yīng)用研究[D]. 謝廣志.東北電力大學(xué) 2007
[9]基于DSP的三相電流型空間矢量PWM逆變器的研究[D]. 付慶磊.華北電力大學(xué)（河北） 2007
[10]基于瞬時(shí)無功功率理論的并聯(lián)混合有源電力濾波器的研究[D]. 王小紅.天津大學(xué) 2005
本文編號：2916038
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