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《湖南大学》 2007年
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注入式有源电力滤波器的关键技术研究与工程应用

周柯  
【摘要】: 谐波的危害已得到了人们越来越多的认识和重视。在电网谐波污染越来越严重、用户对电能质量要求越来越高的背景下,利用有源电力滤波器(APF)这种先进的动态补偿装置对谐波污染严重的厂矿企业配电网进行电能质量的综合治理必将会带来显著的经济效益和社会效益。 本论文围绕厂矿企业变电站的谐波抑制和大容量无功补偿混合治理问题进行了深入的研究。以江西某铜箔厂110kV变电站10kV配网的谐波治理和无功补偿问题为依托,提出了一种新型的大功率并联混合注入式有源电力滤波器HSHIAPF,着重讨论了其拓扑结构、工作原理、滤波性能、谐波检测、电流跟踪控制和综合设计等问题,并在理论研究基础上提出了基于HSHIAPF的谐波分析与治理一体化系统实现方案,最后在现场进行了HSHIAPF装置的投运,形成了较为完善的厂矿企业变电站谐波治理理论和技术方案,取得了令人满意的效果,为企业创造了良好的经济与社会效益。 基于厂矿企业变电站的谐波治理背景,在HSHIAPF的设计过程中,将HSHIAPF的有源部分与基波串联谐振支路并联,再与注入支路串联形成一个整体,最后与单调谐无源滤波支路并联接入电网。由于基波串联谐振支路和注入支路的作用,有源部分承受的基波电压非常小,也几乎没有基波电流流入,其容量可以大大降低,适合于高压大容量系统的应用,初期投资也较小,其无源部分还可以承担一定的无功补偿任务。本论文同时还建立了HSHIAPF的控制原理方程,并选择了根据负载谐波电流来控制逆变器输出电压的控制策略。通过对HSHIAPF在负载谐波电流波动、电源谐波电压波动、电网阻抗波动以及电网频率波动这四种因素作用下的补偿特性和谐振抑制能力进行详细分析,证明了HSHIAPF具有很好的补偿性能。 综合HSHIAPF对于谐波电流参考信号获取过程实时性、准确性的要求以及控制器部分需要谐波电流检测算法容易实现、计算量小的特点,本论文提出了一种基于离散傅立叶变换(DFT)的滑窗迭代电流检测算法。该算法利用将DFT看作一种FIR带通滤波器的思想,根据基波和谐波分次检测的需要,将FIR带通滤波器的中心频率设为相应的基波或谐波频率,采用长度为周期采样次数的滑动窗去迭代计算该带通滤波器的各项系数,不仅在基波电流和谐波电流突变的情况下能迅速、准确的求出其中的待检测成分,而且还能应用于单次谐波的快速分频检测。同时,该算法的软件实现十分方便,计算量很小,适用范围也较广,利用DSP和高速接口器件可以获得很高的检测精度,从而实现检测精度和动态响应速度的一致性。 针对HSHIAPF的控制问题,本论文首先建立了HSHIAPF的系统模型。由于HSHIAPF的电压型逆变器在本质上是一个天然的变结构系统,因此在HSHIAPF的控制中应用滑模变结构控制有着非常明显的优势。同时,针对控制参考信号为周期量这一特征,采用递推积分PI控制算法可以实现对周期信号的无差跟踪。所以,结合传统滑模变结构控制算法快速性好和递推积分PI控制算法无稳态误差的优点,本论文提出了一种基于递推积分PI的离散滑模变结构控制算法,将递推积分PI控制算法计算出来的控制量作为滑模变结构控制率中的等效控制,使得控制器具有切换边带两侧以及边带内部的三种变化状态,既克服了滑模变结构控制有差调节、电流开关毛刺较大等不足,也避免了递推积分PI控制稳态到达时间较长的缺点,从而兼顾了动态性能和控制精度的统一,而且逆变器开关毛刺也易于被输出滤波器抑制。 本论文从HSHIAPF的最佳滤波效果和最小经济成本两个角度出发,从主电路各组成部分的参数设计、设备选取、工程应用等方面对采用注入式结构的HSHIAPF进行了综合研究,构建了一整套完善的HSHIAPF优化设计方法,并以计算机仿真实验为基础,证明了HSHIAPF优化设计结果对于现场工况的可行性和有效性。为了更好的实现HSHIAPF的工程应用,本论文还提出了基于HSHIAPF的谐波分析与治理一体化系统的技术与实现方案,使得整个一体化系统不仅具有很强的动态谐波治理能力和大容量的无功静补能力,逆变器容量小,性价比高;同时还具备齐全的谐波分析、人机交互以及谐波信息集成和共享功能,能够为厂矿企业电力系统的运行、管理提供必要的、可靠的信息来源,也能为上级电力部门提供真实的电能质量数据,非常适合厂矿企业变电站谐波治理工程的应用需要。本论文最后研制了HSHIAPF工业应用装置,完成了整个一体化系统软、硬件和网络设备的调试,并在实地进行了投运,取得了良好的应用效果,在根本上实现了一个基于分层分布式结构的电网谐波监测、分析与治理综合系统,为推进大功率APF在我国的实用化进程提供了有益的参考和借鉴。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TN713.8

【引证文献】
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1 杨桢;李鑫;刘俊峰;温良;;新型注入式有源电力滤波器的研究[J];电力电子技术;2011年10期
2 周雪松;田程文;马幼捷;赵健;;SHAPF的双闭环线性自抗扰控制[J];电力电子技术;2012年03期
3 刘丽丽;田铭兴;叶建亚;;新型混合有源电力滤波器的参数设计[J];电气传动自动化;2010年03期
4 周雪松;田程文;马幼捷;刘思佳;赵健;刘进;;基于LADRC的SHAPF模型及其电流跟踪控制策略[J];电力自动化设备;2013年04期
5 王语园;;电力系统谐波治理问题研究概况[J];内江科技;2012年12期
【参考文献】
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1 粟时平,刘建华,金维香;并联有源电力滤波器的人工神经网络控制方法[J];长沙电力学院学报(自然科学版);2002年01期
2 李自成,孙玉坤;基于离散傅立叶变换的单相电路谐波电流实时检测方法的研究[J];电测与仪表;2005年03期
3 雷万钧,李红雨,卓放,吴隆辉,王兆安,林烽,纪勇;基于DFT谐波检测方法的大容量并联型有源电力滤波器的研制[J];电工电能新技术;2004年02期
4 唐中琦,谢运祥;有源滤波器补偿电流的检测与控制[J];电工电能新技术;1998年04期
5 王兆安;李民;卓放;;三相电路瞬时无功功率理论的研究[J];电工技术学报;1992年03期
6 王卫勤,刘汉奎,徐殿国,王炎;电力有源滤波器控制回路补偿参考电流的一种检测方法[J];电工技术学报;1999年01期
7 蔡亮,陈国雄,潘祖善;采用简化的普罗尼谱估计法的谐波电流检测方法[J];电工技术学报;1999年01期
8 童梅,童杰,蒋静坪;有源滤波器的神经网络控制[J];电工技术学报;2000年01期
9 童梅,项基;一种混合型电力滤波器的变结构控制[J];电工技术学报;2002年01期
10 邓占锋,朱东起,姜新建;基于滑模控制的混合型电力滤波装置[J];电工技术学报;2002年02期
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1 王莉娜;厂矿企业配电网谐波治理控制策略和工程应用研究[D];中南大学;2003年
【共引文献】
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1 史承逵;电网电容器组的谐波谐振和谐波放大的研究[J];安徽电力职工大学学报;2001年01期
2 赵庆华,吴琦;无功补偿电容器容量计算及放电器的配置[J];安徽电力职工大学学报;2003年03期
3 张皖春;;谈电力系统的谐波及其抑制措施[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2006年01期
4 宋超;;SVC技术在电弧炉负荷变电站中应用设计[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2010年01期
5 刘凯峰;郑常宝;;一种SVC试验装置的设计[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2007年06期
6 陈兵;陈延明;;浅谈灵活交流输电系统(FACTS)控制技术的发展和现状[J];安徽电力;2004年03期
7 张斌;翟智勇;曾祥学;;电力系统谐波的检测和抑制技术[J];安徽电力;2005年02期
8 杨孝志;;几种无功补偿技术的分析和比较[J];安徽电力;2006年02期
9 柯勇;钱峰;;有源电力滤波器谐波电流检测研究及仿真[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2008年02期
10 周伟;李雪莲;;数字低通滤波器频率特性的仿真研究[J];安徽农学通报;2007年05期
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1 易吉良;基于S变换的电能质量扰动分析[D];湖南大学;2010年
2 全惠敏;电能质量相关信号的S变换检测算法及应用研究[D];湖南大学;2010年
3 田军;多绕组变压器式可调电抗的研究与应用[D];华中科技大学;2010年
4 张明;电能质量扰动相关问题研究[D];华中科技大学;2010年
5 张璞;多直流馈入受端交流电网继电保护动作特性研究[D];华南理工大学;2010年
6 陈国志;电力谐波和间谐波参数估计算法研究[D];浙江大学;2010年
7 雷之力;微网谐波振及电压暂降的评估与控制[D];华北电力大学(北京);2011年
8 崔明勇;微网多目标优化运行及控制策略研究[D];华北电力大学(北京);2011年
9 龚宇雷;微电源并网同步检测与定功率输出控制技术研究[D];山东大学;2011年
10 谢维;在线圈中心测量磁场垂直分量的频率域电磁测深方法研究[D];中南大学;2011年
【同被引文献】
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1 唐丽丽,郑琼林;单相PWM整流器主电路参数选择探讨[J];北方交通大学学报;2000年04期
2 陈树君,陈永刚,王冬平,曾华,殷树言;单相有源滤波器的设计与实验[J];北京工业大学学报;2004年03期
3 汤赐;罗安;唐雯;舒适;;基波串联谐振式混合有源滤波器的研究[J];变流技术与电力牵引;2007年03期
4 胡伟;彭可;涂春鸣;;基于TMS320F2812有源滤波控制器的设计[J];变流技术与电力牵引;2007年05期
5 汤赐;罗安;欧建波;方璐;;新型注入式混合有源滤波器的开关谐波抑制技术研究[J];变流技术与电力牵引;2007年06期
6 毕向阳;朱凌;;有源滤波器改进控制方法的仿真研究[J];变流技术与电力牵引;2008年04期
7 王典;陈庆国;;高压陡前沿脉冲发生装置[J];变频器世界;2009年04期
8 崔国玮,李志民;TCR动态无功补偿原理及滤波器参数的计算[J];包头钢铁学院学报;1998年04期
9 赵雷;韩建定;李锋;崔晨;;基于电压空间矢量的有源电力滤波器双滞环电流控制方法[J];电测与仪表;2009年09期
10 逯帅,刘秀成,陈建业,王赞基;SVC平衡控制方法及其所需信号的检测[J];电工电能新技术;2002年02期
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1 谢斌;并联型有源电力滤波器谐波检测及控制技术研究[D];华中科技大学;2010年
2 张树全;基于分频控制的并联型APF关键技术研究[D];华中科技大学;2011年
3 夏向阳;大功率注入式有源电力滤波器的理论研究及工程应用[D];湖南大学;2009年
4 高大威;电力系统谐波、无功和负序电流综合补偿的研究[D];华北电力大学;2001年
5 周雒维;有源电力滤波器谐波电流检测和控制新方法的研究[D];重庆大学;2001年
6 周洪亮;有源电力滤波控制技术的研究及应用[D];浙江大学;2002年
7 张兴;PWM整流器及其控制策略的研究[D];合肥工业大学;2003年
8 王莉娜;厂矿企业配电网谐波治理控制策略和工程应用研究[D];中南大学;2003年
9 刘昊;非正交坐标系SVPWM理论分析与混合型APF应用研究[D];华北电力大学(北京);2005年
10 付青;大功率电网谐波有源治理的控制策略和工程应用研究[D];中南大学;2004年
【二级引证文献】
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1 陈章宝;尹文琴;刘晓玲;胡楠楠;;基于MWI225-17E9型IGBT模块的有源电力滤波器仿真[J];广东电力;2011年08期
2 黄飞;刘桂英;谢海丽;李莎;;基波调谐式混合型有源电力滤波器主电路优化研究[J];电气技术;2013年02期
3 葛向阳;刘晓雷;;APF装置中直流侧电压和交流侧电感特性研究[J];科技信息;2011年09期
4 左晓薇;王庆贤;马泳娟;;新型同相供电系统的仿真研究[J];计算机仿真;2013年03期
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1 周福林;同相供电系统结构与控制策略研究[D];西南交通大学;2012年
【二级参考文献】
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1 路国锋,郑琼林,郝荣泰;有源滤波器高压隔离注入的方案研究[J];北方交通大学学报;1998年06期
2 郑琼林,路国锋,郝荣泰;能降低端电压和容量的有源电力滤波器并联混合补偿拓扑结构研究[J];北方交通大学学报;1999年02期
3 夏天伟,闫英敏,曹云东;干式空心电抗器电感的计算[J];变压器;1997年02期
4 卓放,杨君,胡军飞,王兆安;三相四线制有源电力滤波器主电路的结构形式与控制[J];电工电能新技术;2000年02期
5 卓放,王跃,何益宏,李红雨,王兆安;全数字化控制实现的三相四线制有源电力滤波器[J];电工电能新技术;2001年03期
6 李红雨,卓放,雷万钧,吴隆辉,王兆安;多重化大功率有源电力滤波器的控制系统研究[J];电工电能新技术;2004年01期
7 马大铭,朱东起,谢磊;综合电力滤波系统中无源滤波器的优化设计[J];电工电能新技术;1997年03期
8 叶忠明,董伯藩,钱照明;几种混合有源电力滤波器分析[J];电工电能新技术;1998年02期
9 唐中琦,谢运祥;有源滤波器补偿电流的检测与控制[J];电工电能新技术;1998年04期
10 王兆安;李民;卓放;;三相电路瞬时无功功率理论的研究[J];电工技术学报;1992年03期
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1 涂春鸣;新型谐振阻抗型混合有源滤波器PITHAF研究[D];中南大学;2003年
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