具有光伏发电功能的并联型有源电力滤波器的研究

山东大学硕士学位论文具有光伏发电功能的并联型有源电力滤波器的研究姓名：刘鑫正申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：张承慧20090520具有光伏发电功能的并联型有源电力滤波器的研究作者：刘鑫正学位授予单位：山东大学相似文献(10条)1.学位论文王霞并联型有源电力滤波器在电力系统谐波治理中的仿真研究2007目前电力系统中负荷功率因数偏低且谐波污染情况较为严重，这些问题都严重影响着电网的电能质量。为改善电网电能质量，可采用有源电力滤波器装置来提高负荷功率因数、滤除谐波。本论文课题属于校“十五”专向科技基金课题“柔性供配电系统(配电FACTS，FACDS)”，以配电系统中谐波消除和无功补偿的问题为研究对象，对在理想的三相平衡交流电压电源，负载为非线性负荷的电力运行环境下，重点研究了用于配电系统的SAPF对电网中典型谐波源的治理，SAPF可以消除非线性负载给配电系统带来的谐波，补偿无功功率，从而稳定电源电压，提高电能质量。本文介绍了APF装置的基本原理及其构成，推导了三相三线制SAPF的数学模型，研究了谐波和无功电流的检测方法和检测点的选择及PWM控制方式。重点研究了瞬时无功理论和单位功率因数检测算法，对三角载波线性控制和滞环比较控制方式进行了比较，确定了适合本控制系统的三角载波线性控制方式。本文根据电力系统典型谐波源研究了它们的谐波特性，并分别建立了适合电力系统仿真研究的模型，重点研究了一种适合电力系统谐波分析和控制研究的电弧炉模型，根据电弧炉实际运行条件进行了模型仿真研究，表明这种模型能够较准确的模拟电弧，为电弧炉供电系统的运行分析，改善电能质量的研究提供了依据。对SAPF的控制方式进行了研究和稳定性分析，确定了系统的PI参数。本文还对SAPF主电路的各部分参数进行了设计，并结合仿真对参数进行了优化选择。本文利用MATLAB的图形仿真软件SIMULINK分别搭建了三相SAPF系统的仿真模型，对不同的控制方式针对电网中典型谐波源，三相整流桥和电弧炉负载进行了仿真分析，表明所设计控制系统的可行性和有效性。2.期刊论文赵灵军.ZhaoLinjun有源电力滤波器在门机谐波治理中的应用-港口科技动态2005,(11)介绍了有源电力滤波器的特点、工作原理、安装方式以及在全变频门机谐波治理中的应用和取得的效果.3.期刊论文吴敏PQF有源电力滤波器与谐波治理-建筑电气2004,23(z1)ABB公司作为电气行业的著名的跨国公司,具备很强的技术背景和工程实力.在电网谐波治理问题上,ABB公司很早就展开了专门的研究,并研制出一系列相关产品.ABB低压电力有源滤波器PQF系列是ABB公司专门为解决低压电气领域的谐波治理问题而研发的,该系列产品已经在欧洲应用多年,目前在中国也在有相当数量的PQF有源电力滤波器投入应用,并取得相当好的工程效果.本文中,笔者基于采用PQF有源滤波器的进行谐波治理的工程经验,就ABB公司有源电力滤波器产品的性能和工程应用与国内同行进行交流.4.学位论文周柯注入式有源电力滤波器的关键技术研究与工程应用2007谐波的危害已得到了人们越来越多的认识和重视。在电网谐波污染越来越严重、用户对电能质量要求越来越高的背景下，利用有源电力滤波器(APF)这种先进的动态补偿装置对谐波污染严重的厂矿企业配电网进行电能质量的综合治理必将会带来显著的经济效益和社会效益。本论文围绕厂矿企业变电站的谐波抑制和大容量无功补偿混合治理问题进行了深入的研究。以江西某铜箔厂110kV变电站10kV配网的谐波治理和无功补偿问题为依托，提出了一种新型的大功率并联混合注入式有源电力滤波器HSHIAPF，着重讨论了其拓扑结构、工作原理、滤波性能、谐波检测、电流跟踪控制和综合设计等问题，并在理论研究基础上提出了基于HSHIAPF的谐波分析与治理一体化系统实现方案，最后在现场进行了HSHIAPF装置的投运，形成了较为完善的厂矿企业变电站谐波治理理论和技术方案，取得了令人满意的效果，为企业创造了良好的经济与社会效益。基于厂矿企业变电站的谐波治理背景，在HSHIAPF的设计过程中，将HSHIAPF的有源部分与基波串联谐振支路并联，再与注入支路串联形成一个整体，最后与单调谐无源滤波支路并联接入电网。由于基波串联谐振支路和注入支路的作用，有源部分承受的基波电压非常小，也几乎没有基波电流流入，其容量可以大大降低，适合于高压大容量系统的应用，初期投资也较小，其无源部分还可以承担一定的无功补偿任务。本论文同时还建立了HSHIAPF的控制原理方程，并选择了根据负载谐波电流来控制逆变器输出电压的控制策略。通过对HSHIAPF在负载谐波电流波动、电源谐波电压波动、电网阻抗波动以及电网频率波动这四种因素作用下的补偿特性和谐振抑制能力进行详细分析，证明了HSHIAPF具有很好的补偿性能。综合HSHIAPF对于谐波电流参考信号获取过程实时性、准确性的要求以及控制器部分需要谐波电流检测算法容易实现、计算量小的特点，本论文提出了一种基于离散傅立叶变换(DFT)的滑窗迭代电流检测算法。该算法利用将DFT看作一种FIR带通滤波器的思想，根据基波和谐波分次检测的需要，将FIR带通滤波器的中心频率设为相应的基波或谐波频率，采用长度为周期采样次数的滑动窗去迭代计算该带通滤波器的各项系数，不仅在基波电流和谐波电流突变的情况下能迅速、准确的求出其中的待检测成分，而且还能应用于单次谐波的快速分频检测。同时，该算法的软件实现十分方便，计算量很小，适用范围也较广，利用DSP和高速接口器件可以获得很高的检测精度，从而实现检测精度和动态响应速度的一致性。针对HSHIAPF的控制问题，本论文首先建立了HSHIAPF的系统模型。由于HSHIAPF的电压型逆变器在本质上是一个天然的变结构系统，因此在HSHIAPF的控制中应用滑模变结构控制有着非常明显的优势。同时，针对控制参考信号为周期量这一特征，采用递推积分PI控制算法可以实现对周期信号的无差跟踪。所以，结合传统滑模变结构控制算法快速性好和递推积分PI控制算法无稳态误差的优点，本论文提出了一种基于递推积分PI的离散滑模变结构控制算法，将递推积分PI控制算法计算出来的控制量作为滑模变结构控制率中的等效控制，使得控制器具有切换边带两侧以及边带内部的三种变化状态，既克服了滑模变结构控制有差调节、电流开关毛刺较大等不足，也避免了递推积分PI控制稳态到达时间较长的缺点，从而兼顾了动态性能和控制精度的统一，而且逆变器开关毛刺也易于被输出滤波器抑制。本论文从HSHIAPF的最佳滤波效果和最小经济成本两个角度出发，从主电路各组成部分的参数设计、设备选取、工程应用等方面对采用注入式结构的HSHIAPF进行了综合研究，构建了一整套完善的HSHIAPF优化设计方法，并以计算机仿真实验为基础，证明了HSHIAPF优化设计结果对于现场工况的可行性和有效性。为了更好的实现HSHIAPF的工程应用，本论文还提出了基于HSHIAPF的谐波分析与治理一体化系统的技术与实现方案，使得整个一体化系统不仅具有很强的动态谐波治理能力和大容量的无功静补能力，逆变器容量小，性价比高；同时还具备齐全的谐波分析、人机交互以及谐波信息集成和共享功能，能够为厂矿企业电力系统的运行、管理提供必要的、可靠的信息来源，也能为上级电力部门提供真实的电能质量数据，非常适合厂矿企业变电站谐波治理工程的应用需要。本论文最后研制了HSHIAPF工业应用装置，完成了整个一体化系统软、硬件和网络设备的调试，并在实地进行了投运，取得了良好的应用效果，在根本上实现了一个基于分层分布式结构的电网谐波监测、分析与治理综合系统，为推进大功率APF在我国的实用化进程提供了有益的参考和借鉴。5.期刊论文崔峰.李志晓.刘捷.巩超应用并联型有源电力滤波器对空压机变频器进行谐波治理-节能2009,28(2)针对山东中烟工业公司济南卷烟厂空压机变频器工作时产生的谐波电流导致厂内动力部分出现变压器温度过高、噪音增大、信号波动、通讯中断等故障现象.采用并联型有源电力滤波器进行谐波治理.对并联型有源电力滤波器的控制系统和主电路进行了介绍,给出现场谐波治理的方案.通过该滤波器现场运行效果表明,并联型有源电力滤波器具有理想的谐波补偿效果,同时降低了空压机运行的电流,实现节能降耗.6.学位论文万克栋办公楼宇供电谐波治理与无功补偿的综合研究应用2005本文针对办公楼宇供电系统谐波和无功的综合补偿这一课题，研究一套较为系统和完整的谐波治理及无功补偿综合优化系统。(1)通过对办公楼宇用电负荷的研究和分析，给出用电负荷的主要特征，揭示了谐波和无功产生的原因、危害及不良影响；概括总结了供配电系统谐波抑制和无功补偿、谐波和无功的综合治理的现状，并指出其存在的问题。(2)通过对有源电力滤波器(APF)的发展历史、研究现状及技术进展的概括总结，按电压等级和响应速度、电路组成的拓扑结构和补偿系统的参数分类，对其性能特点和应用进行研究分析，得出重要结论：对于小于100kVA的系统，用小功率的单相APF比较合适；对于三相不平衡系统，采用三台单相APF比采用单台三相APF更合适；用串并联APF更利于谐波和无功的综合补偿。(3)给出了并联电容器组对谐波作用的分析，分析了电容器组星形接线与三角形接线方式对谐波的影响。(4)改善方法主要有无源电力滤波、有源电力滤波以及混合有源电力滤波技术。与无源电力滤波技术相比，有源电力滤波技术具有受电网阻抗影响小、能够动态跟踪、综合补偿电能质量等优点，在治理供电系统电能污染方面发挥主导作用。但是有源电力滤波器的成本与容量成正比，单独采用有源电力滤波器改善供电系统的电能质量不经济。因此本文提出一套优化电能质量补偿系统，使得工程实施既节省了投资，又能达到较好的补偿效果的目的。(5)通过对某楼宇供电网的实例计算实施，证明了软件的实用性。7.期刊论文帅智康.罗安.涂春鸣.刘定国.舒适.SHUAIZhi-kang.LUOAn.TUChun-ming.LIUDing-guo.SHUShi并联混合型有源电力滤波器的最优安装点-中国电机工程学报2008,28(27)着重探讨混合型有源电力滤波器最优安装点的问题.建立配电网及混合型滤波器(hybridactivepowerfilter,HAPF)的简化模型,定义以配电网各节点母线电压总畸变量为参考量的配电网谐波治理目标函数(networkobjectivefunction,NOF).通过对配电网节点导纳矩阵的分析得到配电网的电压及电流转移矩阵,并以此研究配电网的频率响应特性,为混合型有源电力滤波器无源支路的谐振频率及参数选择提供设计参考:同时以获得最优目标函数为目的阐述HAPF最优安装点的选择方法,并着重探讨电网参数变化的影响.所述方法可推广应用于各种配电网的谐波治理与无功补偿当中,工程应用结果验证了该文理论分析的正确性.8.学位论文刘翔宇配电网有源电力滤波器（APF）的研究2006本文首先介绍目前电力系统中谐波电流所带来的危害和谐波治理的必要性，对国内外的谐波治理现状、发展趋势及有源电力滤波器在谐波抑制中的应用前景进行分析。在回顾有源电力滤波器发展历程的基础上，采用以DSP(DigitalSignalProcessor)为核心的有源电力滤波器全数字化控制方案，提出了方案实现的框图和系统仿真模型，并对实时谐波电流检测和波形发生进行实验研究，用实验研究的结果证实理论分析和仿真模型的正确性。从电网谐波补偿的工程实际问题出发，结合国内外有源补偿技术的最新发展，并考虑成本、可靠性、滤波效果等几个方面，确立以有源滤波器结合无源滤波器的混合滤波方案。着重研究混合型滤波器的结构和工作原理，通过对其数学模型的分析说明采用有源滤波器与无源滤波器并联的混合滤波器结构最为经济、合理、可实现性最强。通过对检测负载电流，检测电源电流和复合控制三种控制方法的数学模型分析选出了适合本文的检测负载电流控制方法。同时，对基于dq变换的实时谐波检测算法和主电路设计进行研究。研究结果表明，检测算法中数字低通滤波器的选择对检测速度和精度有很大影响。本文通过数