基于谐振技术的有源电力滤波器控制策略研究

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1、硕士学位论文基于谐振技术的有源电力滤波器控制策略研究RESEARCHONTHECONTROLSTRATEGYOFACTIVEPOWERFILTERBASEDONRESONANCETECHNOLOGY苏杭哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TM341学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文基于谐振技术的有源电力滤波器控制策略研究硕士研究生：苏杭导师：赵克副教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程系答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM341U.D.C:621.3Dis

2、sertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONTHECONTROLSTRATEGYOFACTIVEPOWERFILTERBASEDONRESONANCETECHNOLOGYCandidate：SuHangSupervisor：AssociateProf.ZhaoKeAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：Dept.ofElectricalEngineeringDateofDefen

3、ce：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要近年来，电力电子设备的广泛应用，给公共电网引入了严重的谐波污染和无功损耗。电网中谐波和无功电流的出现，会危害到公共电网中其他设备的正常运行，严重时甚至会危害到电网的安全运行。有源电力滤波器(APF)是谐波抑制和无功功率补偿领域应用最为广泛的设备。为了实现APF对谐波电流的高性能补偿，本文设计了基于谐振(PR)控制技术的APF，以提升补偿精度，降低数字处理器运算量。首先，分析了谐波电流和无功电流分量的

4、检测方法，比较不同检测法的优劣，选择基于瞬时无功功率理论的ip-iq电流检测法检测电网谐波和无功电流。搭建传统双闭环有源电力滤波器，该APF只能准确补偿无功电流分量，它对谐波电流分量的补偿效果还需要进一步改进。其次，提出了使用谐振控制技术的APF控制策略。采用谐振控制技术的优势在于PR控制器可以无静差的跟踪特定频率的交流信号，在APF控制策略中采用PR控制技术可有效改善其对谐波电流的补偿性能。考虑到公共电网中允许存在±0.5Hz的基波频率波动，则电网中的n次谐波也将在±0.5nHz范围内波动。为使APF在谐波频率波动较大的情况下仍能维持良好的补偿效果，引入了频率自适应

5、PR控制器，以实现APF对频率波动的高适应性。并主要针对频率自适应PR控制器在工程应用中实现高性能控制的三大难点问题—参数整定、相位补偿以及控制器离散化，着重进行了研究分析，实现了在工程实际应用中APF的高性能谐波补偿。再次，使用谐振式锁相环，以准确获取电网电压基波频率。为了使频率自适应PR控制器发挥其应有性能，必须要准确获取作为其输入量的电网电压基波频率，才能实现对谐波分量的无静差补偿。在公共电网电压非理想正弦波形时，为了准确提取电网电压基波分量，构建谐振式PLL，通过引入多频谐振补偿器，可将基波分量和负序、谐波分量分离并分别进行无静差跟踪，从而准确获得公共电网中的

6、基波频率。最后，搭建以DSPTMS320F28335为控制核心的有源电力滤波器硬件系统实验平台，并对系统软、硬件进行了详细的设计。在该实验平台上验证采用PR控制的APF对无功和谐波电流补偿的可行性，以及谐振式锁相环锁相的正确性。关键词：有源电力滤波器；谐振控制器；锁相环；谐波；无功电流-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractNowadays,thewidelyusageofpowerelectronicdevicesbringsseriousharmonicpollutionandreactivepowerlossesintothepublicgrid.H

7、armoniccurrentandreactivecurrentwillharmotherequipmentswhichareworkedinthepublicpowergrid.Moreover,itwillalsoharmtheoperationofpowergrid.Activepowerfilter(APF)iswidelyusedintheharmonicsuppressionandreactivepowercompensationarea.InordertomakeAPFcompensatetheharmonicandreactivecu