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《中南大学》 2003年
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厂矿企业配电网谐波治理控制策略和工程应用研究

王莉娜  
【摘要】:本文研究课题受国家科技攻关项目“电网谐波有源滤波系统的研究”[NO.2002BA218C]和湖南省电力局重点科技攻关项目“电网谐波治理工程应用的研究”(湘电公司科[2001]772号)资金的支持。本文以某冶炼厂110KV变电站10KV馈电网的谐波治理为研究对象,旨在研究中压、中等容量电网的谐波治理控制策略和工程应用技术,为有源电力滤波器(APF)在国内的早日普及应用奠定理论和技术基础,为高压、大功率APF的应用投石问路、积累经验。本文研究成果被列为国家重点新产品计划项目[2003ED770013]。 首先,本文简要介绍了基于瞬时功率理论的谐波电流检测方法——i_p,i_q算法,并将之推广应用于单相系统、三相三线制系统和三相四线制系统中任意次数谐波的正序、负序有功、无功分量的检测,大大拓宽了该优良瞬时谐波检测算法的应用范围。 接着,本文研究了数字化APF系统中各部分和各过程存在的延时和惯性。APF系统中的延时常极误认为很小,其影响可以忽略,本文从理论分析和实验结果上均证明实事并非如此,延时对高次谐波的补偿的影响比较严重。鉴于此,本文引进基于LMS算法的自适应预测滤波器,提出了APF参考电流的自适应预测算法和优化预测策略,并导出了一种预测电网谐波的方法。本文针对传统LMS算法的缺陷,并结合电网电流的特点,提出了三点改进措施,这些改进都极大地提高了自适应预测算法的性能。本文提出的APF参考电流的自适应预测方法的最大优势是在保证较高的预测准确度和良好的动态跟踪性能的前提下,增加的计算量不大,且实现简单,不需额外地增加任何硬件。在APF参考电流自适应预测算法的具体实施中,本文采取了一些措施,巧妙地解决了电网频率变化、系统和环境中一些不确定性和随机因素对自适应预测算法的恶劣影响,从而拓宽了所提出的APF参考电流自适应预测算法的适用性,增强了鲁棒性,可为自适应预测算法的其它应用所借鉴。 然后,本文对APF和无源滤波器通过耦合变压器串联后再和电网并联的混合型拓扑结构(本文简称之为NPHAPF)进行了深入的研究,涵盖NPHAPF的工作机理、控制策略和系统的稳定性等。本文针对电网谐波电流的抑制,提出了匹种控制策略,并比较了各自的优缺点, 中南大学博士学位论文 摘要 分析了各自的适用场合。然后考虑电网谐波电压对NpH即J的不良 影响,本文提出了NPHApF的复合控制方式。采用本文提出的复合 控制方式,NPHApF中的APF不但可以有效地改善整套滤波系统的 谐波抑制效果,阻尼或抑制NPHAPF中无源滤波器电感、电容和系 统电感之间可能发生的串并联谐振,还可以改善滤波器易受电网谐波 电压影响的弊端。此外,采用本文提出的复合控制方式,也可以避免 电网电感引起的谐波补偿电流的相位偏移,并能有助于进一步降低有 源电力滤波器的容量要求。论文还详细分析了NPHAPF系统的稳定 性,研究了延时和电流控制环比例系数K对系统稳定性的影响,并给 出了在不同的系统延时下保证系统稳定的K的取值范围。还研究了电 网参数和无源滤波器参数对K的稳定取值范围的影响。虽然在某种稳 态条件下,固定K值可以取得良好的谐波抑制效果,但是一旦电网状 况发生变化,仍固定K值,将不能取得始终如一的谐波抑制效果。针 对上述问题,本文提出了K的在线自适应调整技术,即根据电网瞬时 谐波状况,自动调整A卫F电流控制环比例系数K的大小,使得妙F 不管是在轻微的谐波畸变情况下,还是在严重的谐波畸变情况下,都 可以在谐波抑制效果和能耗双方面取得最佳的工作状态。 最后,本文研究了中等功率NPHAPF的工程应用技术,详细讨论 了NPHAI叩主要元部件的参数设计,并充分考虑滤波器支路电流的 瞬时变化对ApF直流侧电容冲放电的影响,提出了基于模糊比例控 制器的直流侧电容电压的稳定控制方法,大大提高了电容电压的调整 速度和调整的精细性。本文还简要介绍了本课题组研制的某冶炼厂混 合有源电力滤波器工程应用系统数字化控制器的实现,它主要由两块 电路板组成,其一是以TMS320 F240为核心的控制电路板,其二是 以TMS32O C32为核心的信号处理电路板。文章的最后给出了该工程 应用系统典型的实验数据和实验波形。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TM711

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前8条
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2 贾煜;罗安;唐杰;;串联谐振注入式有源电力滤波器及其工程应用研究[J];电气应用;2007年03期
3 荣飞;罗安;周柯;汤赐;;改进比例-积分-微分控制方法在无功补偿和混合滤波综合补偿系统中的应用[J];电网技术;2007年13期
4 商少锋;陈识微;蒋鲁军;;模块化并联型低压有源电力滤波装置的设计与工程应用[J];电网技术;2008年03期
5 张一斌;夏向阳;蔡灏;;基于PCI总线的有源滤波器控制电路[J];高电压技术;2006年05期
6 李宏;张仰维;董瑾;党恩山;;浅谈谐波治理技术的发展[J];电源技术应用;2011年02期
7 吴吉孟;罗安;唐杰;帅智康;;注入式混合型有源电力滤波装置研究[J];计算技术与自动化;2006年02期
8 李圣清;何伟华;罗飞;;有源电力滤波器控制策略综述[J];湖南工业大学学报;2007年04期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 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
2 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
3 周柯;注入式有源电力滤波器的关键技术研究与工程应用[D];湖南大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 伍海军;并联型有源电力滤波器的研究与设计[D];中南大学;2011年
2 马娇;三相并联型有源滤波器谐波检测与补偿控制技术的仿真研究[D];中南大学;2011年
3 何彪;基于DSP的有源电力滤波器控制算法的研究[D];武汉科技大学;2011年
4 毛鹏;基于DSP的三相并联型电力有源滤波器的研究[D];华东交通大学;2006年
5 胡伟;基于DSP技术的混合有源滤波器仿真研究与设计[D];湖南师范大学;2008年
6 周铭秋;并联有源滤波器的补偿控制策略研究[D];武汉科技大学;2008年
7 肖建宏;基于混沌算法的无源电力滤波器参数优化设计[D];湖南师范大学;2008年
8 郝小江;基于DSP的电力系统谐波测量仪的设计[D];西南交通大学;2010年
9 宋智;钢铁企业电网中利用有源滤波器实现谐波治理[D];上海交通大学;2009年
10 谢明磊;SHAPF与STATCOM并联系统特性分析[D];华南理工大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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9 姚为正,王群,刘进军,王兆安;采用负载电压检测控制方式的串联型电力有源滤波器[J];电工技术学报;1999年04期
10 刘进军,刘波,王兆安;串联混合型电力有源滤波器及其在单相电路中的应用[J];电工技术杂志;1996年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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
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8 刘静;;基于预测控制理论的水产品价格模型[J];安徽农业科学;2011年36期
9 张艳红;张兴;林闽;吕绍勤;张崇巍;;与建筑相结合的光伏并网发电示范电站[J];中国建设动态.阳光能源;2005年06期
10 丁方莉;;三相四线制系统中谐波电流实时检测的研究[J];安徽科技学院学报;2006年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李德伟;席裕庚;;有界扰动系统基于集结的鲁棒预测控制器设计[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 张颖;巢志骏;席裕庚;;预测调度算法在单机问题中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 王孝红;吴姝芹;申涛;范勇;;灰色预测控制及在篦冷机系统中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 丁仁杰;曹政;樊淼;;平衡单相负荷的补偿容量优化控制的SVC控制系统研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 李会军;叶宾;;一种基于递归BP神经网络的多步预测控制方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 任明炜;孙玉坤;饶翔;;无源滤波器优化方法研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 薛美盛;王振;赵铁彪;;多模型模糊修正广义预测控制仿真研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
8 邹涛;李海强;张宪霞;赵东亚;;二次规划动态矩阵控制计算复杂度的仿真分析[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
9 ;Efficiency Optimization of IPMSM for Urban Rail Traction Based on IPC[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
10 苑舜;郭峰;;混合有源电力滤波器设计及其在谐波治理中的应用[A];创新沈阳文集(A)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 冷欣;船用增压锅炉汽包水位预测控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 易吉良;基于S变换的电能质量扰动分析[D];湖南大学;2010年
3 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
4 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
5 罗石;线控转向系统主动安全预测控制策略的研究[D];江苏大学;2010年
6 高广玲;电子式电流互感器传变特性及适应性保护原理研究[D];山东大学;2010年
7 魏晋宏;预测控制在工业生产过程中的应用研究[D];太原理工大学;2011年
8 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
9 程远雄;永磁同步直线电机推力波动的优化设计研究[D];华中科技大学;2011年
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张云波;基于DSP的三相四线制有源电力滤波器的研究[D];山东科技大学;2010年
2 徐坤山;三相四线制并联型有源电力滤波器的研究[D];山东科技大学;2010年
3 李宜娟;基于ATMEGA64的磁阀式可控电抗器的控制研究[D];长春理工大学;2010年
4 武海博;预测函数控制系统的鲁棒性研究[D];郑州大学;2010年
5 付邦胜;动态电压恢复器控制研究[D];郑州大学;2010年
6 李长鹏;基于CSTR温度系统的模糊神经网络预测控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 吕世家;多模块并联DC/AC电力变换技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 李建军;基于电力系统的电能质量检测与分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 王峰;时滞系统的辨识与控制[D];大连理工大学;2010年
10 许明;并联型三相三线制有源电力滤波器的仿真研究[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 于伟华;通信电源的发展现状及趋势[J];电信建设;2002年06期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 唐晓华;王跃;司渭滨;张晓;陶颍;王兆安;;基于遗传算法的新并联混合型有源电力滤波器综合优化设计[A];电工理论与新技术学术年会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
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3 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
4 李祥飞;混沌优化理论在控制系统设计中的研究[D];中南大学;2003年
5 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
6 解绍锋;电气化铁道谐波过程分析与推荐限值制定思路研究[D];西南交通大学;2004年
7 唐欣;新型大功率串联谐振注入式混合有源滤波器的研究[D];中南大学;2005年
8 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
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10 陈仲;并联有源电力滤波器实用关键技术的研究[D];浙江大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李圣明;并联有源电力滤波器实用关键技术的应用研究[D];天津理工大学;2011年
2 俞秀峰;有源电力滤波器谐波电流闭环控制策略研究[D];华中科技大学;2009年
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4 龚芬;有源电力滤波器及其在配电网中的应用[D];长沙理工大学;2011年
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8 刘凡;电牵引系统多谐波源随机谐波电流叠加方法的研究[D];四川大学;2003年
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10 李军红;变结构控制抖振问题的研究及仿真[D];广东工业大学;2004年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈小棪;俞世华;;并联型有源滤波器空间矢量预测电流控制[J];变频器世界;2011年10期
2 周睿;孔令军;张迎;;基于3D-SVPWM的APF控制策略研究[J];电测与仪表;2010年11期
3 张振环;刘会金;张全明;李琼林;;基于PCH模型的有源电力滤波器滑动耗散阻尼限幅自适应L_2增益控制[J];电工技术学报;2008年03期
4 漆铭钧;罗安;刘定国;;注入式有源滤波器工程应用的关键技术[J];电工技术学报;2009年03期
5 徐先勇;罗安;方璐;涂春鸣;荣飞;王少杰;;调频式谐振特高压试验电源拓扑结构[J];电工技术学报;2009年07期
6 唐欣;罗安;;基于重复控制的有源滤波器的三态滞环控制方法[J];电工技术学报;2009年09期
7 方璐;罗安;徐先勇;吴传平;方厚辉;李琪;王文;;高速电气化铁路新型电能质量补偿系统[J];电工技术学报;2010年12期
8 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
9 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
10 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
中国重要会议论文全文数据库 前3条
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2 胥良;孙桂兰;李忠勤;;基于预测模型的模糊自适应PID控制器在有源电力滤波器中的应用[A];第三届全国虚拟仪器大会论文集[C];2008年
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中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 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
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3 童立青;串联混合有源电力滤波器新型控制技术研究[D];浙江大学;2009年
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5 曾繁鹏;多电平有源电力滤波器拓扑结构及控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 丁士启;冶金用大电流高频开关电源技术研究[D];湖南大学;2012年
7 张颖;电力系统谐波与电压扰动检测理论及方法研究[D];湖南大学;2011年
8 赵波;提高静止同步补偿器运行性能的关键技术研究[D];中国电力科学研究院;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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3 李世玺;交流电功率智能传感器粗信号的处理[D];西华大学;2011年
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6 何彪;基于DSP的有源电力滤波器控制算法的研究[D];武汉科技大学;2011年
7 李慧;空间电压矢量控制方法在有源电力滤波器中的实际应用研究[D];西南交通大学;2011年
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【二级参考文献】
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6 张仲超,张劲东,方强;特大功率组合变流器的相移SPWM技术[J];电工技术学报;1997年02期
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9 翁利民;贯彻谐波国家标准提高滤波器的设计质量[J];电力电容器;1994年02期
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【相似文献】
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7 楚国正;陈怡波;吴捷;;IDC机房谐波治理实例分析[A];通信电源新技术论坛2011通信电源学术研讨会论文集[C];2011年
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2 通讯员 徐丽勇;丽水合力推进“电力治污”[N];浙江日报;2009年
3 霍利民 石新春;电力系统电子技术和谐波治理[N];中国电力报;2003年
4 陈红专;谐波治理净化电网[N];华东电力报;2007年
5 徐丽勇 张涛;治理电力谐波污染 实现企业社会双赢[N];国家电网报;2008年
6 田印福;节电从改善用电质量做起[N];中国冶金报;2007年
7 王晓;动态无功补偿和谐波治理综合装置进入产业化论证阶段[N];华东电力报;2007年
8 中达电通股份有限公司总经理 王其鑫;中达电通:业绩突破20亿[N];电脑商报;2008年
9 林文钦陈红专;宁德电业局净化谐波维护电网安全[N];国家电网报;2008年
10 庄初阳 周如青 田伟彦;暖暖春风吹进用电户的心坎里[N];丽水日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周柯;注入式有源电力滤波器的关键技术研究与工程应用[D];湖南大学;2007年
2 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
3 方璐;企业能量管理与节能技术研究及应用[D];湖南大学;2011年
4 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
5 范瑞祥;并联混合型有源电力滤波器的理论与应用研究[D];湖南大学;2007年
6 刘宏超;三相四开关并联型有源电力滤波器的理论与应用研究[D];湖南大学;2009年
7 王少杰;高压混合型有源电力滤波器关键技术在工业中的应用研究[D];湖南大学;2012年
8 刘飞;中高压系统并联型混合有源电力滤波器研究[D];华中科技大学;2005年
9 汤赐;新型注入式混合有源滤波器的理论及其应用研究[D];湖南大学;2008年
10 漆铭钧;注入式混合型有源电力滤波器关键技术研究及其工程实现[D];湖南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张立民;谐波治理设备在智能建筑业的销售策略研究[D];华北电力大学;2013年
2 林嵩;工厂企业10kV谐波治理方案设计[D];华南理工大学;2013年
3 郭世飞;动态无功补偿与谐波治理装置的研究应用[D];华北电力大学;2011年
4 程莹;低压大电流整流器的谐波治理和无功补偿技术与应用[D];湖南大学;2010年
5 蔺峰;10kV线路的无功补偿和谐波治理[D];天津大学;2010年
6 苏堤;基于无源滤波器的焦化厂车间变电所谐波治理[D];北京交通大学;2012年
7 卢峰;电力用户谐波测试分析及处理[D];浙江大学;2012年
8 景雷;配电站无功补偿、谐波治理和节能措施的研究[D];上海交通大学;2009年
9 张文;SVG动态无功补偿和谐波治理装置的研究与应用[D];华北电力大学;2012年
10 谭甜源;配电网有源滤波技术的研究和工程应用[D];中南大学;2004年
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