39200字硕士毕业论文有源电力滤波器谐波电流检测及控制策略研究
论文类型：硕士毕业论文
论文字数：39200字
论点：谐波,电流,滤波器
论文概述：
本文详细探讨了有源电力滤波器的工作原理，分析了电路设汁、常用的谐波电流检测方法、中.要的电流跟踪控制算法和直流侧电压控制方式。对现有的谐波电流检测与控制算法优缺点分析，并
论文正文：
介绍
1.1研究背景和意义
电能是当今世界的重要能源。似乎大多数负载，如各种交流/DC电机、整流装置、熔炼炉等。尤其是近年来广泛使用的非线性负载和电力电子设备，给电网带来了严重的谐波污染问题。电力谐波不仅危害各种电气设备，影响设备的安全运行，而且对电力系统的安全、稳定和经济运行构成极大威胁。有源电力滤波器具有良好的谐波抑制效果，是谐波控制领域发展迅速、潜力巨大的设备。具有高可靠性、高效率和较好补偿性能的有源电力滤波器已成为研究热点。
1.1.1电力谐波的产生
电力系统中具有非线性电气特性的负载会产生谐波并成为电力谐波源。非线性负载不仅从电力系统吸收基波能量，同时也将部分基波能量转化为谐波能量并返回电力系统，造成谐波污染和谐波污染。谐波源根据其非线性特征主要分为以下几种类型:
(1)以电弧为工作介质的设备:交流电弧辉光机、电弧炉、气体放电灯等电弧燃烧设备。这种设备中电弧的燃烧过程是非线性的，导致电流的不规则波动，带来大量的电流谐波，同时引起电压畸变、波动和闪烁。
(2)各种交流/DC功率转换设备:如整流器、逆变器、晶闸管调压器和可控关断设备等。这些设备仅在正弦交流周期的特定时段从电网吸收能量，因此产生非正弦电流，并且还导致电压的非正弦失真。
(3)各种铁芯设备(电机、变压器、电抗器等设备)铁芯的磁饱和特性是非线性的，导致电流畸变和谐波产生。
(4)日常生活设备:节能灯等各种灯具；微波炉、电磁炉、电视机、电脑、变频空等各种家用电器。运行次自动化设备；各种电源，如各种便携式设备的开关电源充电器等。虽然这些日常电器的功率很小，单个设备产生的谐波电流也很小，但是它们中的大部分的总谐波是不可忽视的。随着科学技术的发展，大量电力电子设备被应用到工农业生产和日常生活中，它们的谐波已经成为电力系统谐波的主要来源。虽然电力电子设备可以有效地提高能源利用效率，但它们也会造成严重的谐波危害。因此，有必要加强治疗和预防。
1.1.2电力谐波的抑制
早在20世纪50年代和60年代，一些研究者就发现了谐波污染对电力系统的不利影响，特别是自70年代以来，电力电子技术的快速发展带来的谐波问题日益严重。世界各国和国际学术组织都充分重视谐波问题，制定了许多限制电力系统和用户设备谐波的技术标准。国际电工委员会根据最新的研究成果不断改进和提高电能质量标准。最近的一次是国际电工委员会在2000年左右发布的IEC-61000系列标准，规定了电压的总谐波畸变率、各谐波的电压含量率和各谐波电流的限值。世界各国也相应地发布了类似的电能质量和谐波限值的国家校准。中国国家谐波电能质量标准为GB/T24337-2009(电能质量-公共电网间谐波标准)，对电网谐波电压和电流的限值提出了强制性要求。减少或消除电力谐波的方法主要有两种:一是改造产生谐波的设计，如增加整流装置的相数(采用脉冲波整流)、采用多路复用技术、应用新的脉宽调制整流技术以及在设备中安装有源功率因数校正电路，以减少电网中电力电子装置传输的谐波；第二是安装滤波装置来抑制谐波。设备改造的方法只适用于某些特定的谐波源，对已投产的设备进行改造比较困难。安装滤波装置的方法适用于各种谐波源。因此，在实际应用中，这两种方法应多方面考虑，综合应用。
2并联有源电力滤波器原理
有源滤波器只是一大类设备的通用术语。事实上，有源滤波器可以满足不同的应用和用户需求。有源滤波器有多种细分类型。根据主电路中不同的DC侧储能元件，可分为感应储能型有源电力滤波器(电流源型有源电力滤波器)和电容储能型有源电力滤波器(电压源型有源电力滤波器)。根据并网方式的不同，可分为并联型有源电力滤波器、联合型有源电力滤波器和统一型电能质量调节器。根据电源的不同连接方式，可分为三相三线电力滤波器、三相四线有源电力滤波器和单相有源电力滤波器。事实上，无论什么类型的有源电力滤波器，其基本工作原理与它们所依赖的理论基础基本相同。本章将以应用的三相三线并联有源电力滤波器为例，分析有源电力滤波器的基本原理和研究设计中常用的基本理论算法。
2.1三相三线并联有源电力滤波器的总体结构
并联有源电力滤波器(SAPF)主要用于补偿电流谐波和系统无功功率。谐波和无功电流分量4-:SAPF连接后被负载吸收；由负载提供。负载不吸收电网侧的谐波和无功电流，因此电网侧输出的电流是净化电网的标准正弦波。SAPF本质上是逆变器形成的谐波电流源，为负载提供所需的谐波和无功电流。图2.1显示了三相三线并联有源电力滤波器系统的基本结构。
3新型谐波电流检测和静差无差控制策略........21
3.1导言........21
3.2谐波电流检测和控制算法........22
3.3。正弦波电流检测静态差控制力........26
3.3.1谐波旋转变换中的数学困难........26
3.3.2谐波电流检测方法........28
3.3.3谐波电流控制策略........29
3.3.4次谐波电流检测左侧控制........30
在3.4中，谐波电流无静态肩控分析........32
3.5无静态差控制分析的多频谐波电流........33
3.6多频谐波电流检测........34
3.6.1多频谐波电流检测方法........34
3.6.2多频谐波电流控制........35
3.6.3多频书谐波电流无静电........36
3.7新钯扭转策略的改进........38
3.7.1谐波电流检测的改进........39
3.7.2改进的交换方法分析........40
3.8新控制战略........42
3.9本章摘要........44
结论
本文详细讨论了有源电力滤波器的工作原理，分析了电路设计、常见谐波电流检测方法、主要电流跟踪控制算法和DC侧电压控制方法。分析了现有谐波电流检测和控制算法的优缺点，提出了一种新的谐波电流检测和控制策略。电流理论和仿真分析证明了所提控制策略对有源电力滤波器谐波电流检测和控制的有效性。同时，设计并完成了有源滤波器原型。本文对传统控制算法和新型谐波电流检测控制算法的性能进行了实验测试，证明了新型控制策略应用于有源电力滤波器具有明显的优势。本文的主要工作总结如下:
(1)总结和分析了有源电力滤波器的工作原理和主要谐波检测与控制算法。
(2)提出了一种新的谐波电流检测与控制策略。采用有源电力滤波器谐波电流检测和无静电控制。通过现有理论和仿真分析，验证了该策略的有效部分。给出了采用新的扭转策略实现单次谐波电流和多次谐波电流检测和控制的算法。实验结果证明，新的控制策略具有良好的控制效果。
(3)根据新控制策略的计算优化和结构，提出了一种改进的控制算法，并通过理论分析、仿真和样机实验结果证明了改进的控制。
(4)完成三相三线有源电力滤波器样机的软硬件设计和调试。样机在实验过程中工作稳定可靠。实验结果表明，样机的硬件和软件设计是成功的。
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