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无功谐波分频有源补偿信号检测与控制方法研究

余学文  
【摘要】:电力电子器件在工商业的发展中得到了应用和推广,这些非线性设备给电力系统造成的污染十分严重,给电网带来了严重的电能质量问题。有源电力滤波器(APF)可以动态地对无功和谐波电流同时补偿,目前已经受到了人们的广泛关注和研究。论文针对电网无功与谐波有源补偿的研究,采用基于广义dq0变换的指令信号分频检测算法,对多台APF并联系统进行分频补偿输出控制分析。论文首先介绍了课题研究背景及意义,国内外的研究现状,无功与谐波有源补偿研究现状。其次,论文阐述了单相电路和三相电路的广义谐波理论,详细分析了广义dq0坐标系中广义谐波的特性。研究了基于广义dq0变换的瞬时无功谐波电流分频实时检测算法,即基波正序无功电流采用预设矩阵无锁相环的检测算法,指定次谐波采用改进型锁相环以减少延时的检测算法。接着对无功谐波多APF有源补偿的系统结构进行说明。详细描述了谐波旋转坐标系中PI电流控制器参数整定。然后重点研究了基于分频有源补偿的自适应滞环电流控制策略。概述了直流侧电压的稳定性对输出补偿电流的影响,对直流侧电压PI控制器的参数进行整定。然后在MATLAB/Simulink中搭建整体仿真模型。对基波正序无功电流和指定次谐波进行分频检测。在无功补偿和三相非线性负载对称两种情形下对PI电流控制和自适应滞环电流控制进行仿真对比。在三相非线性负载不对称、负载突变和模块投切三种情况下进行了自适应滞环电流分频有源补偿控制仿真分析。仿真结果表明,系统采用自适应滞环电流控制较采用PI电流控制有更好的实时性,输出补偿电流精度高,能够迅速跟踪指令信号的变化。多台并联型有源滤波器动态性能好,分频补偿精度高,能够很好地净化电网。最后对无功谐波分频有源补偿的系统进行了初步方案设计,并进行样机实验验证,结果显示补偿实时性高,直流侧均压性能好。


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