有源电力滤波器控制方法及装置研究.doc

有源电力滤波器控制方法及装置研究

页数：63 字数：36578
硕士论文


目 录
摘要……………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract…………………………………………………………………………………Ⅱ
第1章 绪论…………………………………………………………………………1
1.1 课题背景及其意义……………………………………………………………2
1.1.1 谐波产生的原因…………………………………………………………
1.1.2 谐波治理的意义…………………………………………………………
1.2 谐波治理的措施………………………………………………………………
1.3 有源电力滤波器的研究现状…………………………………………………
1.4 本文的主要研究内容…………………………………………………………
第2章 新型混合型大功率有源电力滤波器的研究………………………………
2.1 有源电力滤波器的工作原理…………………………………………………
2.2 有源电力滤波器的基本拓扑结构……………………………………………
2.3 新型混合型大功率有源电力滤波器…………………………………………
2.3.1 NHHAPF提出背景………………………………………………………
2.3.2 NHHAPF的结构及滤波原理……………………………………………
2.4 NHHAPF的补偿特性分析……………………………………………………
2.4.1 NHHAPF稳态补偿特性分析……………………………………………
2.4.2 无源滤波器失谐对NHHAPF稳态补偿特性的影响……………………
2.4.3 NHHAPF抑制电网谐振的特性分析……………………………………
2.5 小结……………………………………………………………………………
第3章 NHHAPF的控制方法研究………………………………………………
3.1有源电力滤波器控制的研究现状……………………………………………
3.1.1 有源电力滤波器的指令信号计算………………………………………
3.1.2 有源电力滤波器的开关模式的求取……………………………………
3.2 NHHAPF控制策略研究………………………………………………………
3.2.1 NHHAPF的建模…………………………………………………………
3.2.2 递推积分PI控制算法……………………………………………………
3.2.3 模糊控制器的实现………………………………………………………
3.2.4 模糊-递推积分复合PI控制算法………………………………………
3.3 仿真分析………………………………………………………………………
3.4 本章小结………………………………………………………………………
第4章 NHHAPF系统装置的研究………………………………………………
4.1 NHHAPF系统概述……………………………………………………………
4.2 NHHAPF系统的主电路设计…………………………………………………
4.2.1 无源滤波器的设计………………………………………………………
4.2.2 有源部分的设计…………………………………………………………
4.2.2.1 功率开关器件的选择………………………………………………
4.2.2.2 逆变器直流侧电容的设计…………………………………………
4.2.2.3 输出滤波器和耦合变压器的设计…………………………………
4.3 NHHAPF的控制系统…………………………………………………………
4.4 NHHAPF谐波分析子系统……………………………………………………
4.4.1 谐波分析子系统硬件平台………………………………………………
4.4.2 谐波分析子系统软件平台………………………………………………
4.5 工程应用研究…………………………………………………………………
第5章 总结与展望…………………………………………………………………
参考文献………………………………………………………………………………
致谢……………………………………………………………………………………


摘 要
本论文以江西某铜箔厂的谐波治理和无功补偿为研究对象，从有源电力滤波器APF( Active Power Filter)的基本原理出发，对有源电力滤波器的建模、控制和装置研制等三个方面进行了详细的研究，为高压、大功率有源电力滤波器在国内的早日普及应用积累经验、奠定理论和技术基础。
论文以新型混合型大功率有源电力滤波器NHHAPF（Novel Hybrid High-capacity Active Power Filter）的实现为主线，对有源电力滤波器的关键技术进行了研究。首先分析和比较了目前常用的混合型有源电力滤波器的拓扑结构，并针对大型工矿企业谐波治理的特点和要求，提出了一种新颖的拓扑结构—新型混合型大功率有源电力滤波器NHHAPF，并分析了NHHAPF的补偿特性；然后，对NHHAPF的指令电流信号进行了数学建模推导，据此提出了模糊-递推积分PI复合控制算法，满足了谐波治理工程应用的需要；最后详细阐述了NHHAPF系统的具体设计和研制过程，对输出滤波器的设计和谐波分析子系统等技术都有深入的论述，形成了较为完善的大型工矿企业谐波治理和无功补偿理论和方案。

关键词：新型混合型大功率有源电力滤波器；补偿特性；模糊-递推积分PI复合控制算法；谐波分析子系统；

ABSTRACT
Taking the harmonic attenuation and reactive power compensation of the power distribution network at Jiangxi copper company as the object of study, this thesis studies modeling, control and equipment of Active Power Filter (ab. APF), based on basic principle of APF. This research prepare theory and technological knowledge for its universal application in our country, and accumulate experiences for its high-voltage and high-power application.
The study is focused on NHHAPF—Novel Hybrid High-capacity Active Power Filter, research on some key technology of APF. Firstly, after the comparison of the existing Hybrid Active Power Filters, a NHHAPF is proposed here to meet the given situation of big factories and mine harmonic elimination. Then, based on the analysis of compensation characteristic and mathematic modeling of NHHAPF, the fuzzy-recursive integral PI complex control algorithm is proposed. Finally, the NHHAPF system is established with detailed realization, the output filter and harmonic analyzing subsystem are discussed in-depth.
This project is funded by National “863” Plan Channel Project of China(NO. 2004AA001032) and National Natural Science Foundation of China(No. 60474041）. The production of the project is listed as one of the new important products in China[2003ED770013].

KEY WORDS: Novel High-capacity Hybrid Active Power Filter; Compensation Characteristic; Fuzzy-Recursive Integral PI Complex Control Algorithm; Harmonic Analyzing Subsystem;


第1章 绪 论
随着社会的发展和科技的进步尤其是电力电子装置的广泛应用，一方面电网中的谐波污染随着非线性负载的数量和容量日益增加而日趋严重，另一方面供电方及其电力系统设备、用户及其用电器对电能质量的要求也越来越高，因此对电网的谐波污染进行综合治理已成为摆在科技工作者面前的一个具有重要现实意义的研究课题。