基于单周控制理论的有源电力滤波器与动态电压恢复器研究

【摘要】：电力系统的谐波已经成为影响电能质量的重要原因。它不仅影响着电力用户的安全用电,也威胁着电力系统的安全、经济运行。因此,治理电力谐波的手段与方法已成为当今电气工程领域中的重要研究课题。有源电力滤波器是目前研究较多、发展较快的一种很有希望的谐波治理方法。而有源滤波器的控制技术又是其研究中的核心问题。单周控制在有源滤波器控制中的应用,为有源滤波器控制方法提供了一条新的途径。 本文在全面详细地分析了目前有源电力滤波器工作原理的基础上,探讨了有源滤波器谐波抑制机理。指出非线性负载直接引起的谐波是电流谐波,因而治理非线性负载引起的谐波应首先考虑治理谐波电流。同时,从补偿和滤波两种思想出发,指出并联型谐波补偿有源电力滤波器的补偿作用和串联型基波补偿有源电力滤波器的滤波作用可适用于非线性负载谐波电流的抑制。仿真结果验证了理论分析的正确性。 提出了一种基于同步坐标变换的单相电路谐波和无功电流的检测方法。该方法通过静止坐标系与旋转坐标系的坐标变换关系的理论,推导出了一种新型单相电路谐波和无功电流检测模型。通过计算机仿真,得到了很好的仿真结果。 本文分析总结了有源电力滤波器谐波检测方法和控制方法,并在此基础上提出了有源电力滤波器的单周控制问题。随后,详细阐述了单周控制理论与技术,深入讨论了单周控制技术在有源电力滤波器控制中的应用和在动态电压恢复器控制中的应用。对有关类型的有源电力滤波器和动态电压恢复器首次提出并建立了相应的单周控制模型,且进行了仿真研究。 全面系统地分析了并联型有源电力滤波器的单周控制原理。针对三相四线系统广泛应用的实际情况,提出了一种用于三相四线系统的并联型有源滤波器的单周控制模型。该滤波器由四桥臂电压型变换器构成并联型有源电力滤波器的主电路,可用于补偿三相四线制系统的谐波、无功电流以及相间不平衡电流等。在理论分析基础上进行了仿真研究。 本文深入研究了串联型有源电力滤波器的单周控制技术,分别对单相和三相三线串联型有源滤波器的单周控制问题进行了全面研究。通过理论分析分别导出了单相和三相串联有源电力滤波器的单周控制数学关系,建立了单周控制模型。并进行了仿真分析。仿真结果验证了理论分析的正确性和可行性。 首次把单周控制技术应用于动态电压恢复器的控制中。分别对单相、三相动态电压恢复器的单周控制方法进行了深入地分析与研究。分别提出并建立了单相、三相动态电