三相三线制并联型有源电力滤波器的设计与研究文档格式.docx
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三相三线制并联型有源电力滤波器的设计与研究文档格式.docx
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副教授
起讫日期:
2010-3——2010-6
南昌大学
学士学位论文原创性申明
本人郑重申明:
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果。
对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式表明。
本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。
作者签名:
日期:
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保密□,在年解密后适用本授权书。
本学位论文属于
不保密□。
(请在以上相应方框内打“√”)
导师签名:
专业:
电机电器学号:
6101106144
学生姓名:
青桃指导教师:
魏萍
摘要
随着现代工业技术的发展,电力系统中非线性负荷大量增加。
各种非线性和时性电子装置大规模地应用,造成电能质量恶化。
电力有源滤波器以其优越的补偿性能,已成为电力电子技术领域的研究热点之一。
而其中并联型有源电力滤波器过去和将来都将占据重要地位。
本文重点研究三相三线制并联电压型有源电力滤波器。
有源电力滤波器的两大关键技术是谐波与无功电流的检测和补偿电流控制。
实时、准确地检测出电网中瞬态变化的谐波与无功电流是有源电力滤波器进行精确补偿的前提。
目前有多种谐波与无功电流检测方法,其中,基于瞬时无功功率理论的检测法是三相系统中应用最为广泛的一种方法,包括适用于对称无畸变电网的p-q法及适用于不对称有畸变电网的ip-iq法和d-q法。
补偿电流的控制方法是实现有源电力滤波器功能的核心环节,它负责控制有源电力滤波器产生预期的补偿电流。
本文详细分析了并联型有源电力滤波器的控制策略,包括补偿电流跟踪控制和直流侧电压控制。
通过分析和比较滞环控制、三角波控制和基于空间矢量的电压控制方法,最后确定补偿电流跟踪控制选用三角波比较控制法和滞环控制方法。
最后,为了验证所提出的检测方法和控制方法的正确性,本论文用MATLAB6.5/SIMULNIK下的电力系统模块SimpowersystemsBlockset对整个三相三线制并联电压型有源电力滤波器系统进行了仿真研究。
仿真结果表明本文所设计的滤波器可以很好的滤除谐波,完成抑制谐波的作用。
关键词:
有源电力滤波器;
谐波与无功电流检测:
补偿电流控制;
三角波比较和滞环控制;
仿真
ThedesignandresearchofThree-phaseandthree-wireSystemShuntActivePowerFilter
Abstract
Withthedevelopmentofmodernindustrialtechnology,alargenumberofnonlinearloadsinpowersystemstoincrease.Variousnonlinearandtime-scaleapplicationofelectronicdevices,causedpowerqualitydeterioration.Activepowerfilterwithitssuperiorcompensationperformance.hasbecomeoneofhotResearchfocusonpowerelectronicstechnologyarea.
Thethesismainlyconsidersthree-Phasesandthree-wiresystemshuntactive.powerfilter.Thetwokeytechnologiesareharmonicandreactivecurrentsdetection,andcompensationcurrentscontrol.Exactandreal-timedetectionoftheinstantaneousvariableharmonicandreactivecurrentinpowersystemisthepremiseforcompensationofactivepowerfilter.Atpresent,therearemanydetectionmethodsconcerningharmonicandreactivecurrent,inwhich,themethodbasedoninstantaneousreactivepowertheoryisusedwidelyinthree-phasesystemthanothers,anditconsistsofp-qdetectionmethodappliedtosymmetrypowersystemwithoutdistortion,ip-iqdetectionmethodandd-qdetectionmethodappliedtoasymmetrydistortionpowerSystem.Controlmethodforcompensationcurrentisthekeytachetoaccomplishthevariousfunctionsofactivepowerfiltertoestablishtheanticipative
comparedcurrent.Thispaperanalyzestheparallelactivepowerfiltercontrolstrategy,IncludingthecompensationcurrenttrackingcontrolandDCvoltagecontrol.Throughanalysisandcomparisonofhysteresiscontrol,triangularwavecontrolandspacevector-basedvoltagecontrol.Finalizethecompensationcurrenttrackingcontrolmethodusedandthetriangularwavecomparisoncontrolmethodofhysteresiscontrol.
Finally,toverifytheproposeddetectionmethodandcontrolmethodiscorrect.Underthisthesis,thepowersystemwithMATLAB6.5/SIMULNIKSimpowersystemsBlocksetblocksonthewholethree-phasethree-wireshuntactivepowerfiltersystemvoltageconductedasimulationstudy.Simulationresultsshowthatthedesignedfiltercanfilteroutharmonicwell,thecompletionoftheroleofharmonicsuppression.
Keyword:
ActivePowerFilter;
Harmonicandreactivecurrentdetection;
Compensationcurrentcontrol;
Triangularwavecomparisonandhysteresiscontrol;
Simulation
第一章电网谐波的实际问题
电力系统中三相桥式整流器的使用极为广泛,由此引起的谐波电流也成了人们日益关注的问题。
安置滤波器是减小谐波电流的有效措施,然而多数滤波器的设计要求对整流器所产生的谐波电流进行计算。
三相不可控整流器的电路图如下图所示:
图1.1三相不可控整流电路
上述电路中取相关参数如下表所示:
表1.1三相不可控整流电路的相关器件参数
器件名称
Xs
XL
Xd
Xc
Rd
Id
参数值
0.1161
0.1472
1.1918
4.1108
0.5119
0.1306
对上表所取的参数,下面对谐波电流进行计算。
为表达方便,采用了标幺值数据形式,基波电流与电抗分别定义为:
(1.1)
式中P0为整流器额定输出功率。
直流侧n次谐波电流以其有效值与平均电流Id0的比值表示;
交流侧ν次谐波电流以其幅值与基波电流幅值的比值表示。
交流侧电流波形畸变率计算到v=25
(1.2)
其中直流侧电流计算公式为:
(1.3)
式中 Id0—直流分量
Idn,δn—n次谐波电流的幅值及相角
(1.4)
Ed0—整流输出电压的直流分量:
(1.5)
交流侧谐波电流的计算公式可由直流侧导出,。
由于三相电流对称,所以只需计算a相电流。
(1.6)
式中:
(1.7)
公式1.7中:
(1.8)
式中ξ为换流起始角偏移量,μ换流重叠角,可由下式计算得到:
(1.9)
ν次谐波电流幅值及相角分别为:
结合上述相关公式和表中相关数据可得整流电路的整流谐波电流的计算值,如下表所示:
表1.2整流谐波电流的计算值
谐波次数
K5=0,K7=0,Kv=0
a5=0°
a7=0°
;
(v≧11)
K5=0.0248,K5=0.0066,
Kv=0°
;
a5=24.9°
a7=24.39°
K5=0.0679,K5=0.0272,
Kv=0;
a5=22.9°
,
a7=20.13°
计算结果
直流侧
6
1.64
1.91
2.23
12
0.23
0.28
0.38
18
0.07
0.08
0.10
交流侧
5
20.03
20.19
20.34
7
12.02
12.12
12.52
11
6.91
7.10
7.76
13
5.57
5.82
5.83
17
3.32
3.57
3.88
19
2.59
2.85
2.22
23
1.55
1.77
2.13
THD
25.42
25.79
26.40
针对上述整流器产生的谐波电流,本文设计了下文所介绍的三相三线制
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- 三相 三线 并联 有源 电力 滤波器 设计 研究
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