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《东华大学》 2009年
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基于有功电流分离法和模糊控制技术的有源滤波器的设计

冯捷  
【摘要】: 现代电力系统中由于大量非线性负载的使用,电力系统的谐波和无功问题日益严重。在解决电力电子装置和其他谐波源的谐波污染问题上,有源电力滤波器以其对电网负载、系统参数变化的自适应能力和较高的反应速度被认为是目前最具发展潜力的无功和谐波补偿方法,因而得到了迅速的发展。本文对有源电力滤波器的谐波电流检测环节和电流跟踪控制环节进行了系统研究。 首先,本文介绍了有源滤波器的基本结构和原理。有源电力滤波器主要有串联型,并联型和混合型三种拓扑结构。主电路形式又可以分为电压型有源电力滤波器和电流型有源电力滤波器。本文采用电压并联型有源电力滤波器。再着重介绍了,指令运算电路和电路跟踪控制电路的主要工作原理。 然后本文从系统上介绍了目前用于检测谐波的几种方法。针对电网电流表达式,进行数学推理变换,从电网电流中分离出基波有功电流,基波无功电流及谐波电流。这种方法是基于有功电流分离的新型谐波检测方法,不需要固定频率的滤波器,只需两个积分器和两个增益即可,电路结构简单。 接着提出了一种新的电流跟踪控制电路。在电流跟踪控制电路采用三角波比较法的基础上,加入了模糊控制技术。将补偿电流的指令信号与实际补偿电流之间的差值,以及这个误差的变化作为两个模糊输入语言变量,主电路各器件通断的PWM信号调制波为模糊输出语言变量。这样构成一个二维模糊控制器。在有源电力滤波器中采用模糊控制技术,提高了其精度和适应性。 然后本文进行了有源电力滤波器参数的设计。在有源电力滤波器中,输出电感的作用是使APF的电压源型逆变器能作为电流源而起作用,它能使输出的补偿电流能流向系统,限制了开关器件换流而产生的电流尖峰。另外直流电容作为储能元件,根据APF工作情况,吸收或释放有功,控制着直流侧和交流侧之间的能量交换,所以本文主要着重介绍了有源电力滤波器输出电感和主电路直流侧电容、电压的设计。 最后用MATLAB软件中的SIMULINIK进行两大部分的仿真,一是对本文的谐波检测方法进行仿真,二是结合这种谐波检测检测方法和模糊控制技术对整个有源电力滤波器进行仿真。仿真结果表明,本文设计的基于有功电路分离的谐波检测方法具有很好的动态响应及畸变电流检测精度,对变化的负载能很好地自适应跟踪检测;采用这种谐波检测检测方法和模糊控制技术设计的有源电力滤波器能有效地补偿系统中的谐波和无功功率,对于不同的负载特性都具有良好的去除电网谐波的能力,并且提高电网的功率因数,在负载电流突变的时候具有良好的动态性能。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TN713.8

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