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三相四线制系统谐波治理研究

作　者: 佘煦
导　师: 邹云屏
学　校: 华中科技大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 三相四线制三电平统一拓扑重复控制无差拍控制三维空间矢量调制
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着大量单相非线性负载的使用,三相四线制系统谐波问题越来越严重。由于零序分量的存在,三相四线制系统谐波治理不同于三相三线制系统,很多工作尚处于起步阶段。本文以三相四线制系统的谐波治理为研究内容,对三相四线制系统三电平三相三桥臂电容中分有源滤波器的关键技术进行了研究。本文针对应用于三相四线制系统谐波治理的两种典型三电平拓扑(即三电平三相四桥臂拓扑和三电平三相三桥臂电容中分拓扑)进行了深入的分析,提出了一种三相四线制三电平统一拓扑结构。该拓扑很好地统一了上述两种典型的三电平拓扑,为定量的比较两种拓扑提供了依据。建立了统一拓扑结构的等效数学模型,从电流跟踪能力的角度深入对比了两种拓扑的差异性。此外,从空间矢量的角度出发,比较了两种拓扑结构的电流补偿能力;从成本和运行稳定性的角度对比了两种拓扑的应用前景。本文以三电平三相三桥臂电容中分拓扑为研究对象,对电流控制技术进行了研究。考虑到谐波电流指令的周期性,在a-b-c坐标系下引入重复控制策略,对三相进行独立控制,给出了重复控制器的设计思路。在d-q-0坐标系下研究了一种改进型的无差拍控制策略:采用了输出电流全维状态观测器来消除数字控制系统中控制指令滞后一拍所带来的影响;采用了重复预测型观测器对谐波电流指令进行预测,满足无差拍控制的需求。对上述两种方法进行了仿真验证。本文分析了一种通用型的三维空间矢量调制算法,该算法具有物理意义明显,算法简单,可实现性高的优点。针对三相四线制系统三电平变换器中点电位偏移的问题,分析了影响中点电位偏移的机理,本项目组提出了“中点平衡因子”的概念。在此概念的基础上,提出了一种新型三维空间矢量调制算法。该算法在保留通用算法优点的基础上,加入了对中点电位的控制。最后通过仿真验证了所提出算法的有效性。在基于DSP TMS320F2407的APF实验样机上对改进型无差拍控制算法和三维空间矢量调制算法进行了实验验证。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-23
  1.1 三相四线制系统中谐波问题  10-14
  1.2 三相四线制系统三电平并联有源电力滤波器  14-21
  1.3 本文主要内容  21-23
2 三相四线制系统三电平APF 统一拓扑结构  23-39
  2.1 引言  23
  2.2 三相四线制并联型三电平有源滤波器统一拓扑结构  23-25
  2.3 三相四线制系统并联型三电平有源滤波器统一拓扑结构数学模型  25-28
  2.4 三相四线制三电平APF 电流跟踪能力  28-32
  2.5 N 桥臂对APF 性能影响分析  32-34
  2.6 不同拓扑结构的空间矢量分布及其对APF 补偿的影响  34-36
  2.7 不同拓扑结构的成本高低和稳定运行  36-37
  2.8 本章小结  37-39
3 基于三电平电容中分拓扑APF 电流环控制策略  39-59
  3.1 引言  39
  3.2 谐波指令的获得  39-41
  3.3 A,B,C 坐标系下三电平电容中分拓扑APF 重复控制策略  41-49
  3.4 D,Q,0 坐标系下无差拍控制策略  49-58
  3.5 本章小结  58-59
4 三维空间矢量调制策略  59-76
  4.1 引言  59
  4.2 通用三维空间矢量算法  59-67
  4.3 新型三维空间矢量调制算法  67-72
  4.4 仿真分析  72-74
  4.5 本章小结  74-76
5 实验及结果分析  76-80
  5.1 引言  76
  5.2 实验装置  76-77
  5.3 实验结果及分析  77-79
  5.4 本章小结  79-80
6 全文总结  80-82
  6.1 全文总结  80-81
  6.2 工作展望  81-82
致谢  82-83
参考文献  83-89
附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录  89-91
附录2 攻读硕士学位期间参加的主要科研项目  91

三相四线制系统谐波治理研究

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