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文檔簡介
1、電能是國民經(jīng)濟(jì)和人民生活的命脈,隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,各種大功率開關(guān)器件得到了廣泛應(yīng)用,非線性負(fù)載大量增加。它們造成電網(wǎng)的諧波污染和電能損失;同時沖擊性負(fù)載及無功補(bǔ)償不足常引起電網(wǎng)電壓跌落和閃變,并導(dǎo)致線路損耗增加。這些問題影響了企業(yè)的正常生產(chǎn)和人民的日常生活,給我國電力系統(tǒng)帶來了繁重的無功控制和諧波治理問題。有源電力濾波器(active power filter,APF)對電網(wǎng)無功控制和諧波治理等的作用已經(jīng)得到公認(rèn)。但是目前AP
2、F還存在很多問題有待于進(jìn)一步研究和完善,因此對APF的研究仍然是電力電子應(yīng)用技術(shù)中的一個重大課題。例如,如何在非理想工況下保證APF的有效運行;當(dāng)APF的逆變器出現(xiàn)故障,如何能使APF快速正常運行等工程性質(zhì)問題。
本文從有源電力濾波器的容錯運行方面,提出了容錯并聯(lián)型APF的結(jié)構(gòu),深入研究了容錯并聯(lián)型APF的相關(guān)理論和方法。研究內(nèi)容涵蓋了容錯并聯(lián)型APF的工作機(jī)理分析、數(shù)學(xué)建模、指令電流提取算法、控制算法、以及脈寬調(diào)制算法等方面
3、,形成了較為完善的容錯并聯(lián)型APF的基本研究方法和技術(shù)方案,研究重點及取得的成果主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
(1)根據(jù)逆變器故障的特點,主要提出了一種容錯并聯(lián)型APF結(jié)構(gòu)。首先給出了逆變器可能發(fā)生的故障類型。分析了容錯并聯(lián)型APF結(jié)構(gòu)原理,給出了故障情況下的幾種運行模式和運行原理。
(2)分析了三相四開關(guān)逆變器的輸出電壓和輸出電流的規(guī)律,并分析了三相四開關(guān)逆變器直流側(cè)電壓波動時產(chǎn)生的影響,即使三相四開關(guān)逆變器輸出的電壓
4、空間矢量產(chǎn)生偏置。將該結(jié)構(gòu)和無故障時的三相六開關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較,為這種結(jié)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計提供了理論依據(jù)。
(3)提出了容錯并聯(lián)型有源電力濾波器的指令電流獲取方法,在負(fù)載不平衡情況下該方法提取負(fù)載電流中的正序基波有功電流。將該方法進(jìn)行了仿真驗證,表明其在多種不利情況下能較好的獲得指令電流。
(4)結(jié)合容錯并聯(lián)型有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)特點,說明了直流側(cè)電容電壓的控制目標(biāo),針對性地提出了直流側(cè)電容總電壓穩(wěn)定方法和直流側(cè)電流檢測方
5、法,提出了一套完整的控制策略。仿真結(jié)果表明,采用上述控制方法的容錯并聯(lián)型有源電力濾波器能有效抑制負(fù)載諧波電流,在逆變器故障時,能使APF正常工作,并且電容總電壓保持恒定、兩電容電壓均衡。
(5)提出了容錯并聯(lián)型APF的SVPWM調(diào)制算法。首先給出了三相四開關(guān)逆變器的傳統(tǒng)SVPWM算法,該算法涉及大量無理數(shù)和三角函數(shù)運算,將耗費大量運算時間,并且不可避免地引入計算誤差。另一方面由于電壓空間矢量與αβ坐標(biāo)系存在角度差,扇區(qū)判斷方法
6、復(fù)雜。本文改進(jìn)了三相四開關(guān)逆變器的SVPWM算法,利用新的坐標(biāo)變換矩陣,使電壓空間矢量的作用時間的計算和扇區(qū)的判斷大大簡化,無需無理數(shù)和三角函數(shù)運算。但是該算法是在直流側(cè)電壓平衡的狀態(tài)下的算法。
(6)提出了在直流側(cè)電壓不平衡的狀態(tài)下的SVPWM算法。針對直流側(cè)電壓不平衡時電壓空間矢量發(fā)生偏置,提出了合成零電壓空間矢量的方法。并且給出了電壓空間矢量作用時間和扇區(qū)判斷的方法。將該方法應(yīng)用到容錯并聯(lián)型APF中,直流側(cè)電壓不平衡的現(xiàn)
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