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简论谐波基于特定次谐波检测并联型有源电力滤波器电流优化

收藏本文 2024-04-01 点赞:35718 浏览:160003 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:电力电子技术的进展与运用有效推动了现代工业化的进程,但同时也给电力系统带来了严重的谐波污染不足。并联型有源电力滤波器作为一种高效的电力电子设备,在治理谐波方面具有显著的优势,今后将逐渐成为提升电能质量的主流产品。本论文首先介绍了谐波产生的理由、危害、国际与国家标准以及相关治理策略,讨论了无源滤波器与有源滤波器各自的优缺点,并就拓扑结构及制约对策等方面概述了有源电力滤波器的进展历史与探讨近况。传统的有源滤波器都是采取全谐波补偿的方式,即通过检测出电网的基波电流来求得总谐波电流,并对其进行跟踪补偿。这种补偿方式受电网环境影响较大,当谐波电流超出装置额定容量时会引起装置过流,甚至会损坏开关器件。对此,本论文提出了参考电流线性限幅算法,通过对谐波参考电流有效值与峰值的双重限幅,有效保证了装置的稳定可靠运转。考虑到该算法需要求出电网的各次谐波电流,本论文浅析了基于傅立叶浅析、dq0变换、及自适应原理的特定次谐波电流检测算法,讨论了三种策略在计算量、实时性、计算精度方面的优缺点。此外,本论文在电流检测论述基础上提出了一种三相锁相环与单相锁相环设计策略。PI制约器是工业上运用较为广泛的制约器,算法简单可靠。但参考电流的宽频谱特性使得该制约器在跟踪谐波电流时有着较大偏差,由此本论文提出了模糊PI自适应制约器,利用模糊制约的自适应特点对PI参数进行在线整定,降低了电流跟踪误差。开关器件的死区效应会引起装置的输出电压与电流谐波,本论文提出了一种死区补偿算法,通过对等效死区电压的前馈补偿有效抑制了死区效应引起的谐波不足。硬件电路的固有延时会对装置形成自有扰动,影响补偿电流跟踪精度,对此本论文提出了谐波电流自补偿算法,根据电网电流与变流器输出谐波电流求出等效扰动电压,并对此电压进行前馈补偿,克服了延时因素的影响,提升了补偿电流精度。此外,考虑到装置启动时的直流侧电压超调与网侧电流过大等不足,本论文提出了双环软启动制约对策,解决了启动冲击不足。最后在以上探讨基础上,本论文研制了容量均为380V/150A的三单相结构并联型有源电力滤波器与三相全桥结构并联型有源电力滤波器实验平台。采取基于DSP与FPGA的硬件电路系统与基于双DSP的软件制约系统,对特定次谐波电流检测算法、电流跟踪优化策略等本论文所述算法进行了实验探讨,实验结果验证了相关论述的正确性。关键词:有源电力滤波器论文谐波检测论文参考电流限幅论文锁相环论文模糊制约论文死区补偿论文谐波电流自补偿论文软启动论文

    摘要6-8

    ABSTRACT8-17

    第1章 绪论17-27

    1.1 引言17

    1.2 谐波不足及治理17-19

    1.2.1 谐波产生与危害17

    1.2.2 谐波标准17-18

    1.2.3 谐波治理18-19

    1.3 并联型有源电力滤波器的进展历史19-20

    1.4 并联型有源电力滤波器的探讨近况20-25

    1.4.1 并联型有源电力滤波器的分类20-23

    1.4.2 并联型有源电力滤波器的谐波检测算法23

    1.4.3 并联型有源电力滤波器的电流跟踪制约策略23-25

    1.5 本论文的主要工作及作用25-27

    第2章 并联型有源电力滤波器的特定次谐波电流检测算法27-41

    2.1 基于傅立叶浅析的特定次谐波电流检测27-29

    2.1.1 基于傅立叶级数的特定次谐波电流检测27-28

    2.1.2 基于傅立叶变换的特定次谐波电流检测28-29

    2.2 基于 dq0 变换的特定次谐波电流检测29-37

    2.2.1 瞬时无功功率论述介绍29-30

    2.2.2 dq0 变换基本原理30-32

    2.2.3 基于 dq0 变换的特定次谐波电流检测32-36

    2.2.4 三相锁相环的设计36-37

    2.3 基于自适应原理的特定次谐波电流检测37-39

    2.3.1 自适应检测基本原理37-38

    2.3.2 单相锁相环的设计38-39

    2.4 傅立叶浅析、dq0 变换与自适应检测的浅析比较39

    2.5 考虑装置容量的参考电流限幅39-40

    2.6 本章小结40-41

    第3章 并联型有源电力滤波器的电流优化41-60

    3.1 并联型有源电力滤波器的数学模型41-45

    3.1.1 单相 SAPF 的数学模型41-42

    3.1.2 三相全桥 SAPF 的数学模型42-45

    3.2 模糊 PI 自适应制约器的设计45-47

    3.3 死区效应的补偿47-49

    3.4 考虑装置自有扰动的谐波自补偿算法49-51

    3.5 软启动设计51-52

    3.6 仿真浅析52-58

    3.7 本章小结58-60

    第4章 并联型有源电力滤波器的运用探讨60-72

    4.1 基于 DSP 与 FPGA 的硬件系统设计60-62

    4.1.1 采样电路设计61

    4.1.2 制约电路设计61-62

    4.1.3 驱动电路设计62

    4.2 基于双 DSP 的软件系统设计62-65

    4.2.1 主 DSP 制约器程序设计62-64

    4.2.2 以 DSP 制约器程序设计64-65

    4.3 运转结果65-71

    4.3.1 单相 SAPF 运转结果67-69

    4.3.2 三相 SAPF 实验结果69-71

    4.4 本章小结71-72

    第5章 全文总结与展望72-73

    5.1 本论文工作总结72

    5.2 未来工作展望72-73

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