并联型有源电力滤波器谐波电流检测及控制策略的研究

分类号密级UDC编号CENTRALSOUTHUNIVERSITY硕士学位论文论文题目并联型有源电力滤波器谐波电流检测及控制策略的研究学科、专业控制科学与工程研究生姓名曹奇导师姓名及专业技术职务申群太教授原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：导师签名日期：年月日I摘要由于电网中非线性负载的应用日益广泛，电网中谐波的含量也越来越多，直接造成电能质量越来越差。有源电力滤波器以其优越的补偿性能，已成为综合治理“电网污染”昀有效的手段。其中并联型有源电力滤波器占据重要地位。论文首先详细论述了有源电力滤波器的概念、原理及其发展过程，并介绍了有源电力滤波器的分类，给出了三相三线制并联型有源电力滤波器的系统构成以及数学模型。然后深入分析了基于瞬时无功功率理论的pqii−谐波电流检测方法，通过采用模拟滤波和数字滤波相结合的方法,较好地解决了电网谐波治理中由于模拟抗混叠滤波器在通带内非平直特性所产生的谐波测量误差问题。并加入延时补偿角，能够减小数字控制中延时对谐波电流补偿的影响。仿真结果证实了该方法的正确性。针对谐波补偿中模糊自整定PI控制和重复控制各自的优缺点，提出了模糊自整定PI-重复控制的复合控制方法，其中重复控制的采用是用来保证系统的静态精度，而模糊自整定PI控制的采用则提高了系统的动态性能。为了保证有源电力滤波器直流侧电容电压的稳定，采用PI控制器去控制直流侧电压。详细介绍了控制器各个环节的设计过程，并用matlab仿真验证了系统的可行性。昀后介绍了基于TMS320F2812数字信号处理器的有源电力滤波器控制系统的设计，包括硬件电路的设计和软件设计。关键词：谐波，有源电力滤波器，检测，模糊自整定PI，重复控制IIABSTRACTWiththeproliferationofnonlinearloadsingrid,moreandmoreharmoniccurrenthasincreased.Thiscausesthedeteriorationofthepowerquality.Therefore,withitspredominantcompensateperformance,theactivepowerfilter(APF)isconsideredasthemosteffectivemethodtoeliminatetheseriouspowerpollutionatpresent.Theshuntactivepowerfilterplaysthemostimportantroleinthepastorfuture.Firstly，thedissertationintroducestheconcept,principleanddevelopmenttrendsofAPFindetailandanalysestheclassificationofAPF.Thisdissertationhaspresentedthesystemstructureandmathematicmodelofthree-phasethree-wireshuntAPF.Furthermore，deeplyanalyzingtheqpii−harmonicscurrentdetectingmethodbasedoninstantaneousreactivepowertheory，throughtheuseofanalog-digitalfiltercombinedcanovercomethemeasurementerrorthatismadebyanti-mixanalogfilterwithnon-linearityinthepass-band.Addingthecompensatoryanglecanreducetheinfectionofthedigitalcontroller’sdelaytime.Simulationresultsprovethecorrectnessofthealgorithm.BaseondeeplyanalyzingtheadvantagesandlimitationsoftheadaptivefuzzyPIcontrolandtherepetitivecontrolinAPFrespectively，thedissertationadoptedadaptivefuzzyPI-repetitivecombinedcontroltocorrecttheoutputcurrentwaveformoftheAPF.Therepetitivecontrolisusedtoimprovethesteadystatecharacteristicofthecontrolsystem；TheadaptivefuzzyPIcontrolisusedtoimprovethedynamiccharacteristicofthecontrolsystem；ThedissertationadoptedPIcontroltomakesDCsidevoltageofAPFstabilityatthestandard.Thisdissertationemphasizesonthedesignprocessoflinksinrepetitivecontrol，simulationinmatlabshowthattheproposedmethodisvalidandfeasible.Finally，thecontrolsystemwhichisbasedonTIdigitalsignalprocessor(DSP)TMS320F2812isdesigned，includingthehardwarecircuitstructuresandthesoftwarestructures.IIIKEYWORDS:Harmonic,ActivePowerFilter，Detect，AdaptivefuzzyPI，RepetitivecontrolIV目录摘要..............................................................................................................................IABSTRACT..................................................................................................................II第一章绪论..................................................................................................................11.1课题背景及意义..............................................................................................11.1.1谐波的产生和危害.................................................................................11.1.2谐波治理的方法.....................................................................................21.2有源电力滤波器的研究现状和发展趋势......................................................31.3本文的主要内容...............................................................................................4第二章有源电力滤波器的原理及结构......................................................................52.1有源电力滤波器的基本原理..........................................................................52.2有源电力滤波器的分类..................................................................................62.2.1按变流器直流侧储能元件分类.............................................................62.2.2按供电系统类型分类.............................................................................72.2.3按与电网的连接方式分类.....................................................................82.3并联型有源电力滤波器主电路的研究........................................................102.3.1并联型有源电力滤波器主电路的数学模型.......................................102.3.2LCL滤波器的设计..............................................................................122.4本章小结........................................................................................................14第三章谐波电流的检测............................................................................................153.1谐波电流检测方法的现状............................................................................153.2基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测方法............................................163.2.1瞬时无功功率理论介绍.......................................................................173.2.2p、q运算方式..................................................................................193.