直流側(cè)串聯(lián)型有源電力濾波器的建模與控制研究.pdf

1、由于電力電子裝置在電力系統(tǒng)、各工業(yè)部門以及家庭和民用事業(yè)中的廣泛應(yīng)用，其產(chǎn)生的諧波已成為電力系統(tǒng)中電力諧波的主要來(lái)源，面對(duì)電力諧波造成日益嚴(yán)重的危害，世界各國(guó)對(duì)諧波問(wèn)題的研究給予了高度的重視，不僅制定了相應(yīng)的諧波標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則，而且積極開展諧波治理方法的研究。有源電力濾波器（APF Active Power Filter）可以對(duì)這種已經(jīng)存在的諧波污染進(jìn)行治理，被認(rèn)為是一種相當(dāng)有效和有發(fā)展前途的諧波治理新方法。并聯(lián)型有源電力濾波器和串聯(lián)型有源

2、電力濾波器是APF的兩種主要電路結(jié)構(gòu)，其中串聯(lián)型APF對(duì)治理電壓型諧波源具有明顯的優(yōu)勢(shì)。本論文針對(duì)目前廣泛使用的電容濾波的整流橋類電力電子裝置引起的諧波污染，提出了一種能有效抑制這類諧波的新型直流側(cè)串聯(lián)型有源電力濾波器，并進(jìn)行了深入的研究。研究?jī)?nèi)容主要包括：?jiǎn)蜗嘀绷鱾?cè)串聯(lián)型APF的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理、數(shù)學(xué)模型、適合該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制方法及其該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方法在三相整流橋直流側(cè)的應(yīng)用。
　　論文主要研究?jī)?nèi)容和完成的工作如下：

3、　　針對(duì)單相整流橋負(fù)載諧波源的特點(diǎn)，提出一種利用雙向電壓變換器為主電路的單相直流側(cè)串聯(lián)型有源電力濾波器的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在深入分析該APF主電路工作原理的基礎(chǔ)上，針對(duì)電壓型諧波源負(fù)載的特點(diǎn)提出控制策略，推導(dǎo)其控制方式，并給出了電路中關(guān)鍵器件參數(shù)的確定方法。
　　比較分析了直流側(cè)DC-DC變換器、PFC和APF的電路結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，著重研究了直流側(cè)APF電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想和工作原理，并根據(jù)該電路工作的特點(diǎn)，利用DC-DC變換器建模的基

4、本思想和步驟，采用狀態(tài)平均模型法，建立了直流側(cè)串聯(lián)型APF的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)其進(jìn)行了靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析，求出了靜態(tài)工作點(diǎn)，求出了系統(tǒng)不同輸入輸出之間的傳遞函數(shù)，為電路拓?fù)涞倪M(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ)。
　　針對(duì)所提出的直流側(cè)串聯(lián)型APF主電路拓?fù)?，提出了一種不用檢測(cè)諧波的基于功率平衡原理的滯環(huán)控制策略，推導(dǎo)了控制方程，設(shè)計(jì)了閉環(huán)系統(tǒng)的仿真模型，并進(jìn)行了仿真研究。仿真結(jié)果表明，基于該控制方式的直流側(cè)串聯(lián)型APF控制效果好，無(wú)論在重載還是輕載

5、情況下，都能快速的反應(yīng)。
　　在單相直流側(cè)串聯(lián)型APF的基礎(chǔ)上，針對(duì)大量使用三相整流橋負(fù)載，將單相直流側(cè)串聯(lián)型APF推廣到三相系統(tǒng)，通過(guò)增加一組雙向選擇開關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)三相系統(tǒng)的解耦，解耦后為兩個(gè)獨(dú)立的單相系統(tǒng)，通過(guò)仿真研究驗(yàn)證了電路結(jié)構(gòu)的正確性和控制方法的有效性，使之能適用于大功率整流電路的電力諧波治理領(lǐng)域。完成了從單相到三相的完整系列設(shè)計(jì)。
　　研制并調(diào)試了一臺(tái)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，進(jìn)行額定負(fù)載、動(dòng)態(tài)電子負(fù)載等實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析和仿