论文一种三电平有源电力滤波器研制是适合不知如何写电平方面的相关专业大学硕士和本科毕业论文以及关于电平信号论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料下载。
摘 要：随着经济社会的快速发展,非线性负载被广泛应用于各类电气设备之中,带来了大量的谐波干扰,为此,研究有源电力滤波器对谐波抑制具有重要意义.设计一种三电平有源电力滤波器,建立了中点钳位型三电平逆变器拓扑结构,采用基于瞬时无功功率的dq0算法对有源电力滤波器进行谐波检测,在传统的空间矢量脉宽调制控制算法基础上,进一步优化空间矢量脉宽调制控制策略,并将其应用于三电平有源电力滤波器.通过建立仿真模型进行实验,结果表明,该控制策略具有良好的谐波电流抑制和补偿能力,可应用于配电网的谐波补偿,具有较好的工程应用价值.
关键词：三电平；有源滤波器；谐波抑制；dq0；SVPWM
中图分类号：TM464 文献标识码：A 文章编号：2095-7394（2017）02-0045-06
21世纪以来,电力电子技术得到飞速的发展,非线性负载不断应用于各类电气设备之中,对电力系统的稳定和安全带来了严重挑战.[1-3]因此,改善电能质量,减小非线性负载带来的谐波电流对保证工业生产具有重大意义.
当前,由于传统的无源滤波器具备维护便利、成本低廉等优点,在电网中得到了普遍的应用[4],但是无源滤波器的谐波滤除率一般只有80%,并只能对特定次数谐波进行滤除和补偿,动态补偿特性较差,所以学术界提出有源电力滤波（Active Power Filter, APF）.[5-7]又因为传统的两电平有源电力滤波器不能适应高压大功率领域的要求,所以在这种环境下,三电平有源电力滤波器在谐波抑制和无功功率补偿领域得到了推广和应用.[8-13]
谐波电流检测和控制的准确性和快速性决定了有源电力滤波器的性能.目前,谐波检测方案主要有几下几种：一是基于快速傅立叶变换的检测方法,研究表明,该方法具有检测精度高和响应速度快等特点[14]；二是将傅立叶变换和小波变换相结合,实验仿真验证了小波分析具有时域和频域的双重分辨率,能弥补傅立叶变换的缺点[15]；三是提出基于瞬時无功功率的检测方案[16]；四是提出基于自适应原理的改进型FBD谐波电流检测算法,增强了负载电流突变时的动态响应特性,针对谐波电流进行了有效的抑制.[17]
尽管现阶段学术界提出许多谐波抑制技术,但在三电平APF设计中存在许多难点,谐波电流的检测和补偿算法设计过程过于复杂,难以应用,因此在这种背景下,提出一种三电平有源电力滤波器拓扑结构,以中点钳位（neutral Point Clamped, NPC）三电平逆变器作为主回路,运用基于瞬时无功功率理论的dq0谐波检测方法,并对空间矢量脉宽调调制（Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM）算法实现进行改进,从而让三电平有源电力滤波器具有更好的滤波功效和更快的补偿速度,使得APF具有更广阔的适用范围,实现对电能质量问题的综合治理.
1 三电平APF拓扑结构方案
中点钳位型三电平逆变器拓扑结构如图1所示,每一相开关状态分为0,1,-1,每一电平又具有三相,因此,三电平逆变器共有27种开关状态.
图1中,直流侧分别由电容相连,中点和每个桥臂的辅助二极管相联,中点电位受每相输出电流的影响.[Udc]为直流侧电压,当两个电容上的电压相等并[Udc1等于Udc2等于Udc/2]时,主开关管承受[Udc/2]电压.
2 基于dq0的有源电力滤波器谐波检测技术
如图2所示,采用基于瞬时无功功率的dq0谐波电流检测控制策略,在低通滤波器（Low Pass Filter, LPF）之后加入PI反馈环节,从而得到输入电流的谐波分量.
图2中,[sin（ωt）],[cos（ωt）]为电网电压通过锁相环所测得的正弦信号和余弦信号.首先将三相负载电流[ia],[ib]和[ic]过[C32]变换得到[iα]和[iβ],和经过锁相环得到的正弦信号计算出[ip]、[iq],再经LPF低通滤波得出[ip]、[iq]的基波正序分量[ipf]、[iqf],经过P反馈控制,由[C]和[C23]运算得出三相电流基波分量[iaf]、[ibf]、[icf],最后分别将[iaf]、[ibf]、[icf]和[ia]、[ib]、[ic]相减得到补偿指令电流信号[iah]、[ibh]、[ich].图中：
[C等于sinωt -cosωt-cosωt -sinωt] （1）
[C32等于231 -12 -120 32 32] （2）
[C23等于231 0 -12 32-12 -32] （3）
在三电平有源电力滤波器设计过程中,直流侧电压[Udc]需维持稳定.在理想状态下,APF工作时和电网侧不存在能量交换,但元件和连线之间存在诸多因素干扰,因此,提出将扰动造成的误差和原先的电压[Udc]数值比较,使用PI算法进行误差调整,和基波有功分量叠加,得到的指令电流中存在补偿量,能够维持直流侧电压的稳定.
3 三电平滤波器谐波电流控制策略的研究
传统的三电平SVPWM调制算法具有计算复杂等固有缺陷,实际工程中很难运用,因此,为了得到更高效的调制算法,提出一种优化的SVPWM算法.
针对三电平SWPWM矢量进行优化,建立电压电流变换的空间坐标系.一电压矢量[U]在坐标轴上分解为：
[usα等于uαusβ等于33uβ-33uα] （4）
假设三相电压：
[uA等于uscos（2πft）uB等于uscos（2πft-23π）uC等于uscos（2πft+23π）] （5）
如图3所示,观察空间矢量,三电平空间矢量由六个小型扇区组成,每一个独立区域都可等效为单独的两电平矢量.针对每一个参考电压,都能够在六个小扇区找到对应位置,小六边形用[N等于1,2,3等,n]表示,小六边形的扇区用[M等于1,2,3等,n]表示.
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参考文献：
1、 链式广义有源电力滤波器 摘要：为克服传统GAPF（generalized active power filter）实时性差、电压等级低、功耗大、只适合在低压小容量范围内。
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