收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

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。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 赵海全;张家树;曾祥萍;谢明元;;新型非线性信道判决反馈自适应均衡器[J];计算机应用研究;2007年10期
2 李习武;王艳松;马艳丽;;基于遗传算法的配电网滤波装置的优化配置[J];电气应用;2008年10期
3 李欣;蒋平;徐杏桃;;模态分析法在无源滤波参数设计校核中的应用[J];江苏电机工程;2008年04期
4 王洵;黄克林;;自适应滤波去噪方法研究[J];北京印刷学院学报;2009年02期
5 夏京祥;;改善搜索雷达角分辨率的卡尔曼法[J];火控雷达技术;1983年02期
6 刘光友;李智;卢均治;陈康;;一种参数调制的混沌保密通信方案的分析[J];航天制造技术;2007年04期
7 安婷婷;张文梅;;双通带带通滤波器的分析与设计[J];测试技术学报;2009年04期
8 张爱民;张杭;陈德桂;李劲君;;基于系统辨识的电子设备建模及其应用[J];电工技术学报;2009年08期
9 李波;王冬霞;;MATLAB在CCS集成编程环境中应用的研究[J];渤海大学学报(自然科学版);2010年01期
10 何翼;;H桥型高压变频器输出滤波器设计[J];电力电子技术;2010年05期
11 王启祥;;有源RC滤波器设计程序“ACTFIL”简介[J];电声技术;1989年06期
12 程浩忠,廖培鸿,陈章潮,佐佐木博司,馀利野直人;电力滤波器参数的优化选择方法[J];电网技术;1995年10期
13 马成良;;有源滤波器在超低频精密相位计中的应用[J];电子测量技术;1980年04期
14 潘瑞成;;超高频波段滤波器中采用有源器件的趋势[J];现代雷达;1986年05期
15 张逊;杨鑫;;基于模糊逻辑的指纹滤波器参数选择[J];计算机应用与软件;2006年04期
16 郑文;高炮火控系统滤波器的设计[J];中北大学学报;2005年04期
17 S.S.凯尔卡;F.C.李;陈振邦;;开关稳压器用的自适应输入滤波器的补偿[J];雷达与对抗;1985年08期
18 黄静月;田克纯;常博学;;一种基于FPGA的高效数字上变频的设计与实现[J];电声技术;2011年09期
19 李腾飞;张辉;;基于LabWindows/CVI和Matlab的滤波器设计[J];电子科技;2007年03期
20 赵虹;陈刚;王尔智;;BSPWM控制逆变器的消谐设计及研究[J];山西电子技术;2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙明轩;毕宏博;;自适应周期滤波器及其学习算法[A];浙江省信号处理学会2011学术年会论文集[C];2011年
2 王献峰;薛薇;石东;高建强;;滤波器在离散过程内模控制器设计中的应用[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年
3 罗曦;蒋平;;谐波谐振评估软件的开发与研究[A];中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会论文集(下册)[C];2008年
4 杨裕媛;殷兴辉;;矩形波导E面滤波器参数性能分析[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2009年
5 邹秋滢;代洪涛;林成武;;变速恒频风力发电系统变流器输出滤波器的设计[A];2004中国控制与决策学术年会论文集[C];2004年
6 方朝龙;张耀举;;用振幅-相位杂化滤波器提高近场光存储系统的焦深[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
7 姬晓飞;申东日;陈义俊;马君杰;;基于RBF神经网络的非线性系统自适应内模控制[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
8 王进军;陈克安;陈国跃;;次级通路特性对有源控制系统中滤波器参数的影响[A];中国声学学会2007年青年学术会议论文集(上)[C];2007年
9 陈佳;陈建忠;赖鑫;梁昌洪;;腔体滤波器计算机辅助诊断与调谐[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2009年
10 谢立;田翔;陈耀武;;不确定离散时滞系统的鲁棒H_∞弹性滤波[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第五分册)[东南大学学报(增刊)][C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄丽霞;非特定人鲁棒性语音识别中前端滤波器的研究[D];太原理工大学;2011年
2 唐诗颖;基于LCL滤波器的单相并联有源滤波器控制技术研究[D];华中科技大学;2011年
3 朱红路;热工信号自适应滤波及其在建模与控制中的应用[D];华北电力大学(北京);2010年
4 钱可伟;基于LTCC技术的无源器件研究[D];电子科技大学;2012年
5 陈建忠;滤波微波器件的研究与设计[D];西安电子科技大学;2013年
6 王文;四开关型有源电力滤波器的控制理论与应用研究[D];湖南大学;2013年
7 张丽霞;动力蓄电池组测试系统变流技术研究[D];华北电力大学(河北);2008年
8 朱永忠;无线通信系统中高选择性小型化带通滤波器的研究与设计[D];西安电子科技大学;2008年
9 沈志;MC-QAM调制器信号处理关键技术的实现研究[D];华中科技大学;2011年
10 郑博仁;高性能基片集成波导微波滤波器研究[D];电子科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王东伟;基于数字信号处理技术的蛋白质热点区域的预测[D];燕山大学;2011年
2 苏长远;基于改进型第二代CMOS电流传输器的滤波器研究与设计[D];西南交通大学;2010年
3 于海洋;托克托电厂600MW机组抑制次同步振荡方法研究[D];华北电力大学(河北);2010年
4 洪寒;基于PSO参数优化的滤波系统的研究[D];兰州理工大学;2011年
5 田光飞;不确定离散系统的H_∞非脆弱滤波器的设计[D];南京理工大学;2010年
6 张勇;多模多频无线收发机中模拟信道选择滤波器设计研究[D];华东师范大学;2010年
7 武丽芳;基于环形集成LC元件的平面EMI滤波器研究[D];南京航空航天大学;2011年
8 刘琦;超短波中频数字化接收机的设计与实现[D];西安电子科技大学;2010年
9 赵彦辉;基于802.11b/g协议的RF前端接收电路设计及部分电路实现[D];电子科技大学;2010年
10 罗敬;CDMA直放站无线选频系统的研究与实现[D];东南大学;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978