改进型直流侧有源电力滤波器的谐波抑制技术研究-电气工程专业论文.docxVIP

中文摘要 中文摘要 重庆大学硕士学位论文 重庆大学硕士学位论文 I I PAGE PAGE IV 摘 要 随着配电网中各种电力电子设备广泛应用，其产生的大量谐波注入电网中， 电力系统的谐波不仅影响电网的供电质量，甚至危及到整个电网的运行安全。因 此，抑制谐波的有效方法已成为电工学科领域研究的热点。 传统的无源电力滤波器(Passive Filter，PF)只能抑制特定次数的谐波，且容易 在谐波治理过程中与电网产生串联谐振。有源电力滤波器(Active Power Filter，APF) 作为一种动态抑制谐波和补偿无功装置，被认为是治理电网谐波污染最有效的手 段之一，它能够很好地解决无源电力滤波器在谐波治理过程中存在的问题。随着 整流桥类负载的广泛使用，电网中的谐波污染更加严重。针对整流桥类负载中的 一系列电能质量问题，直流侧有源电力滤波器(Direct Current Side Active Power Filter，DCSAPF)的综合谐波治理方案将会带来显著的经济效益。本论文的研究得 到了重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室自主项目 (项目编 号：2007DA10512709304)的资助。文章研究内容主要包括了谐波的产生与治理、 APF 的研究现状与控制策略、滤波器基础理论、DC 侧 APF 新拓扑模型的提出、 新拓扑的仿真研究、主电路参数的最优设计与选取以及整机实验调试等部分。 论文首先全面地介绍了谐波的产生与危害、谐波的定义与量化、谐波抑制的 方法、滤波器基础理论、APF 研究现状与分类、有源电力滤波器常用的各种控制 策略与方案等。 随后，在探讨了低电感耗损、低开关应力的双电感双开关 Buck-boost 拓扑族 结构的基础上，针对 DC 侧串联型 APF 存在储能电容过大、负载电压的稳定输出 过分依赖储能电容电压、控制和驱动电路过于复杂、输出电压不可调等不足，文 章提出了一种输出可调压的 DC 侧 APF 主电路拓扑模型，采用同频同宽控制来简 化控制与驱动电路。由于以上所提拓扑存在输出电压调节范围较小，且在过零点 处电感电流容易出现较大畸变，文章改进了一种 DC 侧 APF 主电路拓扑，同时分 析了改进型 DC 侧 APF 工作原理、功率流向以及输出电压纹波，建立了大信号动 态模型，推导了相应的控制方程，设计了改进型 DC 侧 APF 的 PI 调节器，并通过 恒频滞环控制以及平均电流控制对改进型 DC 侧 APF 进行全面的仿真研究，从原 理上验证了所提拓扑的合理性与可行性，为整机实验奠定了一定的基础。 接着，参照仿真实验及仿真参数选取结果，对整机实验的参数进行了优化选 取，设计了整机实验方案以及模块电路，进行了电路调试，并给出了部分实验波 形。同时对照分析了仿真实验与整机实验结果，从而验证改进型 DC 侧 APF 拓扑 的正确性。 最后，将单相改进型 DC 侧 APF 应用到三相改进型 DC 侧 APF 系统中，并提 出了谐波注入式结构的三相改进型 DC 侧 APF，通过谐波注入式方法来减少有源 开关数量，从而减小了成本。同时根据传统 PI 调节器存在着动态性和实时性不好 的问题，文章引入了一种多矢量误差放大器来克服传统调节器存在的不足。 关键词：DC 侧有源电力滤波器， 非线性负载， 动态谐波抑制， 谐波注入式， 多 矢量误差放大器 英文摘要 英文摘要 重庆大学硕士学位论文 重庆大学硕士学位论文 III III PAGE PAGE IV ABSTRACT With various electronic equipments widely used in the electricity distribution network, they bring a large number of harmonics into the power grid. Power system harmonics not only affect the quality of the grid, but also endanger the safe operation of the entire power grid. Therefore, an effective way to suppress harmonic in electric disciplinary area has become a hot research spot. The traditional passive power filter (Passive Filter, PF) suppresses only the specific number of harmonics, and is easy to generate series