【導讀】畢業(yè)設計（論文）三相三線制并聯(lián)型有源電力濾波器的。隨著現代工業(yè)技術的發(fā)展電力系統(tǒng)中非線性負荷大量增加各種非線性和時。性電子裝置大規(guī)模地應用造成電能質量惡化電力有源濾波器以其優(yōu)越的補償性。能已成為電力電子技術領域的研究熱點之一而其中并聯(lián)型有源電力濾波器過去。和將來都將占據重要地位。本文重點研究三相三線制并聯(lián)電壓型有源電力濾波器有源電力濾波器的兩。瞬態(tài)變化的諧波與無功電流是有源電力濾波器進行精確補償的前提目前有多種。諧波與無功電流檢測方法其中基于瞬時無功功率理論的檢測法是三相系統(tǒng)中應。用最為廣泛的一種方法包括適用于對稱無畸變電網的p-q法及適用于不對稱有?；冸娋W的ip-iq法和d-q法補償電流的控制方法是實現有源電力濾波器功能的。核心環(huán)節(jié)它負責控制有源電力濾波器產生預期的補償電流本文詳細分析了并聯(lián)。型有源電力濾波器的控制策略包括補償電流跟蹤控制和直流側電壓控制通過分。表11三相不可控整流電路的相關器件參數

　　

【正文】 遲環(huán)節(jié)的設置是為了消除仿真過程中可能出現的代數環(huán)問題而設置取值很 小即可采樣時間設定為 5e6 仿真算法選擇 ode23tbstiffTRBDF2 仿真時間為 02s 最大仿真步長 1e6 最小仿真步長 auto 仿真波形如圖 56 所示分別為 a 相諧波電流和 a 相跟蹤電流 圖 55 PWM Generator 工作原理 圖 56 a 相諧波與跟蹤電流仿真波形 圖 53 中 dcf 模塊的仿真是通過下圖實現的 圖 57 dcf 模塊仿真電路 圖 57中設置 costant模塊取值為 1000放大器 I取值為 003放大器 p取值為05 并設置仿真算法為仿真算法選擇 ode23tbstiffTRBDF2 仿真時間為 02s 最大仿真 步長 1e6 最小仿真步長 auto 53 補償電流控制模塊 如圖 58 所示為補償電流控制模塊該模塊輸入量為指令電流 Riabc 逆變器輸出電流 Liabc該模塊輸出 PWM脈沖觸發(fā)有源電力濾波器的逆變主電路使逆變主電路產生的補償電流能夠跟蹤指令電流從而達到抑制諧波電流的目的 圖 58 基于滯環(huán)電流控制法的補償電流模塊 滯環(huán)控制的仿真電流波形 圖 59 a 相負載與補償電流波形 從圖 59 可以看出滯環(huán)電流控制方法控制的 APF 補償效果良好具有較小 的跟蹤誤差且補償量響應速度也較快該控制方法的滯環(huán)寬度 H 對一補償量的跟蹤性能有較大的 影響所以本文采用了三角波與滯環(huán)聯(lián)合的電流控制方法 54 諧波電流檢測模塊 實時準確地檢測出電網中瞬態(tài)變化的諧波與無功電流是有源電力濾波器進行精確補償的前提目前常用的諧波檢測方法有適用于對稱無畸變電網的 pq 法及適用于不對稱有畸變電網的 ipiq法和 dq法本文綜合考慮更重因數以及檢測方法得以實現的可能性選擇了 ipiq法下圖所示即為 ipiq諧波檢測系統(tǒng)的仿真電路圖 圖 510 諧波檢測系統(tǒng)的仿真圖 其中 C32 模塊的具體仿真圖如下圖所示 圖 511 C32 模塊仿真電路圖 其中該圖的輸入信號為 sinwt coswt以及 C32矩陣改仿真圖的仿真算法為仿真算法選擇 ode23tbstiffTRBDF2 仿真時間為 02s 最大仿真步長 1e6 最小仿真步長 auto C23 模塊的具體仿真圖如下圖所示 圖 512 C23 模塊仿真電路圖 其中該圖中采用 sinwt coswt以及 ipiq作為輸入信號檢測到的諧波電流經放大后作為輸出信號 諧波檢測系統(tǒng)得到的 a 相仿真電流如下圖所示 圖 513 a 相基波與諧波電流仿真波形 55 三相并聯(lián)型 APF 的仿真模塊 APF 的主電路主要由并聯(lián)大電容的逆變電路組成其中逆變電管子的導通情況決定了補償電流 的大小與頻率 圖 514 三相 APF 仿真電路圖 上面整個仿真電路由三相 APF和三相非線性負載組成其中二極管 D7D12電感RLC9 電容 RLC10 和電阻 RLC11 構成了三相非線性負載電感 RLC9 取值為 10mH 電容 RLC10 取值為 20μ F 電阻 RLC11 取值為 100Ω而檢測電流電阻 RLC13 濾波電感RLC46 二極管 D1D6 功率開關 S1S6 電解電容 RLC7 和假負載電阻 RLC8 構成了三相APF 電阻 RLC13 取值為 002Ω濾波電感 RLC13 取值為 10mH 電解電容 RLC4 取值為2500Μ f 電阻 RLC5 取值為 10KΩ VS13 為標準三相正弦電壓源相電壓有效值為220Vrms 其中解算選項為變步長最大步長為 1e6s 相對精度為 1e3 算法選擇ode23tb stiffTRBDF2 其它選項選擇缺省值由此可該電路的仿真結果如下圖所示 圖 515 并聯(lián) APF 前后 A 相電流及其 FFT 分析 通過上述波形圖可知通過向公用電網中并聯(lián)所設計的三相三線制并聯(lián)型有源電力濾波器公用電網的電能質量得到很好的改善達到了我們預期的目標 56 本章小結 本章主要對負載電路以及本文所設計的有源電力濾波器的電流檢查電流跟蹤和主電路部分進行了電力電子仿真通過仿真波形可 以看到我們選用的 ipiq電流檢測法和三角波與滯環(huán)結合的控制方法能很好的完成電流檢查與跟蹤的任務使整個有源濾波器在電網中能夠完成相應的濾波任務 第六章 工作總結與展望 61 工作總結 隨著現代工業(yè)技術的發(fā)展電力系統(tǒng)中非線性負荷大量增加各種非線性和時性電子裝置大規(guī)模地應用造成電能質量惡化電力有源濾波器以其優(yōu)越的補償性能已成為電力電子技術領域的研究熱點之一而其中并聯(lián)型有源電力濾波器過去和將來都將占據重要地位并聯(lián)型有源電力濾波器在消除諧波方面具有一定的優(yōu)勢對其適應現代電力系統(tǒng)的多變性簡化系統(tǒng)結構降低成本提高可靠性 的研究具有重要的理論和實用意義 本文針對三相不可控整流電路給公用電網帶來的實際污染問題通過對并聯(lián)電壓型有源電力濾波器基本理論進行較為深刻的理解論述設計了一臺三相三線制并聯(lián)型 APF 重點討論研究了諧波檢測電路控制電路和主電路等的相關內容完成了以下工作 1 在介紹瞬時無功功率理論的基礎上闡述了三相三線制系統(tǒng)中基于瞬時無功功率理論的三種諧波檢測 pq 法 ipiq 法和 dq 通過分析它們的檢測原理和特點最后本文選擇了 ipiq法并在 MatlabSimulink環(huán)境下對此種諧波電流檢測法進行了建模仿真通過仿真結果驗證了該諧波檢測法 的可行性和優(yōu)越性 2 闡述了并聯(lián)電壓型有源電力濾波器的三種電流跟蹤控制方法的原理三角波比較法和滯環(huán)比較法和基于空間矢量的電壓控制方法最后本文綜合各種控制方法的優(yōu)缺點選擇了三角波滯環(huán)控制方式對直流側電壓采用 PI 控制并在MatlabSimulink 環(huán)境下對此種電流跟蹤方法進行了建模仿真通過仿真結果驗證了該電流跟蹤法的合理法 3本文對 APF主電路的結構原理以及器件的選擇作了詳細闡述主電路的參數對有源電力濾波器的諧波補償性能有非常大的影響因此討論了主電路的參數選擇規(guī)則 4 在 Matlab65Simulink 環(huán)境下對所設 計的并聯(lián)型 APF 進行了局部和整體的電路仿真給出了仿真器件及其相關仿真參數仿真波形證明了所提出的檢測方法控制方法和主電路設計的合理性 62 工作展望 有源電力濾波器是涉及電力電子與電力傳動電力系統(tǒng)和電氣工程等領域的一個前沿性研究課題由于作者現有的學術水平和論文寫作時間等方面的限制本文只對 APF 進行了一些初步的研究還有很多方面需要進一步的研究和探索 l 目前有源電力濾波器主要存在容量小電壓等級低成本高等問題 PF 混合使用充分利用各自的優(yōu)點還有考慮其它提高性價比的方式比如注入電路方式等都是有待我們進一步去研究的 2 實時準確地檢測出電網中瞬態(tài)變化的諧波與無功電流是有源電力濾波器進行精確補償的前提 pq法 ipiq法和 dq法均是基于瞬時無功功率理論的檢測法可根據不同的應用場合選擇不同的檢測方法但在應用中仍然具有一定的局限性目前新的檢測法層出不窮如將單周控制滑?？刂茻o差拍控制容錯控制等理論應用于有源電力濾波器的補償電流控制以取得更好的檢測精度和控制效果 3 在以后的學習研究中對有源電力濾波器的硬件設計進行深入的研究對檢測和補償部分的細節(jié)問題進行深入研究探索并驗證新型諧波檢測理論和電流跟蹤控制方 法 4 針對實際工業(yè)場合電網環(huán)境惡劣的情況研究更好的控制方案加強對電網電壓波動不平衡和負載不平衡時的補償能力 5 對三相四線制有源濾波器以及混合型有源濾波器方面進行相應的研究 參考文獻 李槐樹李朗如 三相橋式整流電路中諧波電流的計算新方法 [J] 電工技術學 報 第 4 期 姜齊榮趙東元陳建業(yè)有源電力濾波器 [M]北京科學出版社 20214098 李紅云 并聯(lián)型有源電力濾波器的研究 [D]江西南昌大學信息工程學院202112 華曉萍 三相并聯(lián)電壓型有源電力濾波器的研究 [D]四川西南交通大 學20214 周福誕 并聯(lián)型有源電力濾波器的研究 [D]天津大學 20215 謝婷婷并聯(lián)型有源電力濾波器的研究 [D]大慶 黃飚 基于 MATLAB 的并聯(lián)型有源電力濾波器的仿真 [J] 《電氣開關》 20216 張宗仰湯維華張春麗 并聯(lián)型有源電力濾波器的 Simulink 建模與仿真 [J] 三峽大學學報 自然科學版 20216 第 29 卷 第 3 期 馮宇麗 數字控制三相三線并聯(lián)型有源電力濾波器的設計與實現 [D]湖北華中 王兆安楊君劉進軍等諧波抑制和無功功率補償 [M]北京機械工業(yè)出版社1998 王兆安黃俊電力電子技 術 [M] 北京機械工業(yè)出版社 20214 洪乃剛等電力電子和電力拖動控制系統(tǒng)的 MATLAB 仿真 北京機械工業(yè)出版社 20211 王忠禮段慧達高玉峰 MATLAB 應用技術在電氣工程與自動化專業(yè)中的應用[M]北京清華大學出版社 20211 李黨盈許春雨宋建成 三相并聯(lián)型有源電力濾波器的仿真研究 [J] 《電氣開關》 20214 HAkagiNew Trends in Active Filters for Power Conditioningin ProcIEEE transIndustry ApplicationsVOL32NO6Nov1996 hllanHarmonic Reduction in Multiple Converters by Triplefrequency Current Injec19691161017301734 HSasaki New Method to Eliminate AC Harmonic Current by Magic Compensation Consideration on Basic DesignIEEE Transon Power AppSyst1971905202120219 吳明雷 并聯(lián)型有源電力濾波器的研制 [D]山東三東大學 20214 鐘云有源電力濾波器控制技術的研究 [D]北京華北電力大學保定 20215 王昭 基于 DSP 的有源電力濾波器控制系統(tǒng)的設計與研究 [D]北京北京交通大學 202112 黃德旭基于 DSP 的有源電力濾波器控制系統(tǒng)的研究 [D] 山東三東科技大學20219 致謝 本文是在導師魏萍副教授的精心指導下完成的在論文的選題和每個研究階段無不傾注導師的心血使我的課題得以順利的完成魏萍平易近人的工作作風高尚的為人風范深深的感染了我讓 我受益匪淺終生難忘在此謹向魏老師致以誠摯的謝意 在我大學以及論文期間還得到了徐龍權老師以及各位授課老師的熱心指導和耐心幫助在此向各位老師表示衷心的感謝你們嚴謹治學親切平和的學者風范是我效仿的榜樣你們的諄諄教誨我將銘記在心中 在學習和研究過程中還得到了室友的幫助和支持三的共同生活使我們結下了深厚的友誼這將是我一生的財富在此祝福大家前程似錦 最后要感謝我的父母他們多年來對我學業(yè)上的鼓勵和支持生活上的關心以及對我殷切的希望永遠是我前進路上的巨大動力 il 非線性 負荷 指令電流 運算電路 PWM 控 制電路 PWM 逆變器 驅動 電路 ic ud is APF 與 LC 濾波器串聯(lián) 與 LC 濾波器混合使用 有源電力濾波器 串并聯(lián)型 并聯(lián)型 串聯(lián)型 單獨使用 兩段電容 LC 串聯(lián)諧振式 單獨使用 與 LC 濾波器并聯(lián) 電感和電容式 LC 并聯(lián)諧振式 與 LC 濾波器混合使用 注入電路方式 與旋轉電機并用 預處理 預處理 采樣保 持 AD 轉換 微處 理器 CT PT APF 諧波 電流源 諧波 電壓源 APF PT 開關器件 驅動板 控制算法處理部分 觸發(fā)脈沖 發(fā)生部分 變流器 比較器 三角波 發(fā)生電路 PI PWM 驅動信號 ic icr ic DSP 控制芯片 PWM 脈沖發(fā)生 開關器件驅動板 APF 交流器 DSP 算法控制器 液晶顯示及控制面板 單片機 DSP 脈沖發(fā)生器 雙口 RAM 開關驅動模塊 雙口 RAM AD 電源 非線性負載 指令電流源算電路 電流跟蹤控制電路 主電路 驅動電路 PI 控制 udc △ ip