基于逆系统的三电平有源电力滤波器电流跟踪控制研究

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1、学校代码10459学号或申请号201212182130密级硕士学位论文基于逆系统的三电平有源电力滤波器电流跟踪控制研究作者姓名：何向东导师姓名：王杰教授学科门类：工学专业名称：控制理论与控制工程培养院系：电气工程学院完成时间：2015年5月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterCurrentTrackingControlofThree-levelActivePowerFilterBasedonTheInverseSystemMetho

2、dByXiangdongHeSupervisor:Prof.JieWangControlTheoryandControlEngineeringSchoolofElectricalEngineeringMay2015学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宄所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。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标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者月学位论文使

3、用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：彳、曰抓2olS年6月夕曰摘要摘要随着电力系

4、统中非线性负载的大量使用，它给电网所带来的谐波污染问题也日益严重。有源电力滤波器(ActivePowerFilter，APF)作为一种能够动态抑制谐波的电力电子装置，已经成为抑制谐波和改善电能质量的有效手段，并得到了越来越多的使用和研究。而在高压、大容量以及对补偿精度有较高要求的场合，传统的两电平APF已经达不到要求，此时多电平技术应运而生，尤其是三电平APF受到越来越多青睐。电流跟踪控制是决定APF补偿性能好坏的关键因素之一，提高电流跟踪控制效果对于提高APF的性能具有重要意义。因此，本文在三电平APF的模

5、型基础上进行电流跟踪控制的研究。首先本文在主电路等效模型的基础上详细推导了三电平APF的数学模型，为后续的电流跟踪控制研究提供了数学依据。并且在二极管钳位式变流器的基础上重点讨论了三电平SVPWM(SpaceVectorPulseWidthModulation)调制算法的原理及其实现，这种调制算法是三电平APF电流跟踪控制的重要环节。然后介绍了逆系统的基本原理及系统的可逆性判定方法，在这个基础上，将逆系统控制方法引入三电平APF的电流跟踪控制中，实现补偿电流的d、q轴分量线性化解耦控制，并采用常规的PI控制器

6、来构成闭环控制系统。用Matlab/Simulink对三电平APF的逆系统线性化解耦控制进行仿真研究。最后在逆系统线性化解耦的基础上提出采用非奇异终端滑模对三电平APF电流进行跟踪控制。介绍了滑模变结构控制的基本原理，由此引出非奇异终端滑模的基本原理，接着对补偿电流的d、q轴分量分别设计非奇异终端滑模控制器并从理论上证明了其稳定性。给出基于逆系统的非奇异终端滑模电流跟踪控制系统框图，并用Matlab/Simulink对该电流跟踪控制策略进行仿真研究。仿真结果表明本文提出的电流跟踪控制策略具有比较好的稳态性能、

7、动态性能与鲁棒性。关键词：三电平有源电力滤波器；电流跟踪控制；逆系统；非奇异终端滑模；三电平SVPWMIIAbstractAbstractWithmassiveuseofnonlinearloadsinpowersystem,theharmonicpollutioninpowergridgeneratedbythembecomemoreandmoreserious.TheAPF(activepowerfilter),asadynamicharmonicsuppressionpowerelectronicdev

8、ice,hasbecomeaneffectivemeansinsuppressingharmonicandimprovingpowerquality,whichdrawingmoreandmoreuseandresearchattention.Thetraditionaltwo-levelAPFhasbeenunabletomeettherequirementsofhighvoltage,large