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并联型有源电力滤波器谐波检测及补偿控制策略仿真研究

作　者: 陈丽莎
导　师: 黄辉先
学　校: 湘潭大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 并联型有源电力滤波器谐波电流检测瞬时无功功率理论小波分析滞环比较控制
分类号: TN713.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近年来，各类电力电子装置在电网线路系统中使用广泛，导致谐波污染日益严重，而现代精密用电设备对电能质量的要求越来越严格，谐波污染问题已引起人们正视。有源电力滤波器作为一种动态补偿性能极强的新型滤波器，与无源滤波器相比有无法比拟的优势，已成为谐波治理中的热点研究课题。本文以三相三线并联型有源电力滤波器为研究对象，对谐波检测算法和补偿控制策略进行深入研究。首先，对比分析了基于瞬时无功功率理论的p-q、ip-iq检测法，因ip-iq检测法比p-q检测法电路简单，检测结果精确的优势，采取ip-iq检测法在MATLAB/Simulink中搭建谐波检测仿真模块，验证了方法的正确性。提出了一种新的基于小波分析的在线谐波检测方法，新方法去除低通滤波器，采用小波分析原理与滑动时间窗相结合的方式，并设计了算法步骤，编写S-function函数实现在线检测功能，搭建仿真模型，结果表明它克服了ip-iq检测法因低通滤波器的使用导致实时动态性不强的缺陷，同时简化了模型结构，具有良好的检测效果及优越性。然后，分别对补偿跟踪控制策略的三角波比较和滞环比较器瞬时值比较两种控制策略搭建仿真模型，仿真表明，滞环比较比三角波比较方式检测精度更高，但动态跟随性微差。接着通过仿真验证了采用PI调节方法控制直流侧电压波动、采用并联启动电阻方法降低SAPF投入电网瞬间产生的冲击电流这两种方法的有效性。最后，搭建了三相三线并联型有源电力滤波器的整体仿真模型，参考参数选择规则结合实际情况对参数值进行选取，谐波检测算法将基于瞬时无功功率的ip-iq检测和基于小波分析的谐波检测方法进行对比分析，补偿跟踪控制策略同时采用滞环比较控制方式，通过仿真表明文中提出的新检测算法比ip-iq检测法检测精度更高，实时动态性能更强。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章绪论  9-22
  1.1 课题背景及意义  9-14
    1.1.1 谐波的产生  10-11
    1.1.2 谐波的危害  11-12
    1.1.3 谐波治理的措施  12-14
  1.2 有源电力滤波器的起源、发展及现状  14-15
  1.3 有源电力滤波器的基本原理  15-16
  1.4 有源电力滤波器的分类  16-19
  1.5 并联型有源电力滤波器的关键技术  19-20
  1.6 本文研究的主要内容  20-22
第2章并联型有源电力滤波器谐波检测方法  22-39
  2.1 三相电路瞬时无功功率理论  22-29
    2.1.1 基于瞬时无功功率理论的 p-q 谐波检测法  24-26
    2.1.2 基于瞬时无功功率理论的 ip-iq谐波检测法  26-27
    2.1.3 基于 ip-iq谐波检测的仿真结果  27-29
  2.2 基于小波分析的在线谐波检测方法  29-38
    2.2.1 在线谐波检测方法的理论基础  29-33
      2.2.1.1 小波分析原理  29-30
      2.2.1.2 小波分析的多分辨率特性  30-32
      2.2.1.3 滑动时间窗  32-33
    2.2.2 基于小波分析的在线谐波检测原理  33
    2.2.3 在线谐波检测算法  33-34
    2.2.4 基于小波分析的在线谐波检测的仿真分析  34-38
      2.2.4.1 S-function 函数的设计  34-36
      2.2.4.2 仿真结果  36-38
  2.3 本章小结  38-39
第3章并联型有源电力滤波器补偿控制策略研究  39-54
  3.1 补偿电流的跟踪控制策略  39-49
    3.1.1 三角波比较方法  39-44
      3.1.1.1 三角波比较方法的原理  39-40
      3.1.1.2 三角波比较方法的仿真分析  40-44
    3.1.2 滞环比较器的瞬时值比较方式  44-49
      3.1.2.1 滞环比较的原理  44-45
      3.1.2.2 滞环比较的仿真分析  45-49
  3.2 直流侧电容电压控制仿真分析  49-51
    3.2.1 产生直流侧电容电压波动的原因及危害  49
    3.2.2 稳定直流侧电容电压的控制方法  49-50
    3.2.3 仿真分析  50-51
  3.3 缓解有源电力滤波器投入时的冲击电流方法  51-52
    3.3.1 冲击电流产生的原因分析及采取的措施  51-52
    3.3.2 仿真分析  52
  3.4 本章小结  52-54
第4章基于 MATLAB 的并联型有源电力滤波器的仿真及分析  54-72
  4.1 并联型三相三线有源电力滤波器的主电路数学模型  54-56
  4.2 并联型有源电力滤波器的参数选取  56-60
    4.2.1 有源电力滤波器容量的估算  56
    4.2.2 主电路直流侧电容电压U dc的选取  56-58
    4.2.3 主电路直流侧电容的选取  58
    4.2.4 主电路交流侧输出电感的参数选取  58-60
  4.3 并联型有源电力滤波器系统仿真及分析  60-71
    4.3.1 指令电流运算电路模块的仿真分析  61-64
    4.3.2 补偿电流发生电路模块的仿真分析  64-67
    4.3.3 补偿电力系统谐波电流后的波形分析  67-71
  4.4 本章小结  71-72
第5章总结及展望  72-74
  5.1 全文总结  72-73
  5.2 展望  73-74
参考文献  74-77
致谢  77-78
附录 A 基于小波分析的在线谐波检测算法 S-function 程序  78-80
攻读硕士学位期间发表的论文及参与的课题  80

并联型有源电力滤波器谐波检测及补偿控制策略仿真研究

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