毕业论文有源电力滤波器电流控制器设计.docx

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1、本科生毕业论文姓名：_学号：专业：电气工程及其自动化论文题目：有源电力滤波器电流控制器设计指导教师：职称：2014年6月专业年级一学号学生姓名任务下达日期：2013年10月14日毕业论文日期：2013年12月30日至2014年6月7日毕业论文题目：有源电力滤波器电流控制器设计毕业设计专题题目：毕业论文主要内容和要求：主要内容：1 .研究APF的研究背景、意义和发展概况；2 .APF的结构及工作原理；3 .APF主电路参数的设计方法；4 .研究APF跟踪控制方法；5 .APF仿真及分析；具体要求：1 .查阅相关资料，了解APF的结构及工作原理；2 .分析有源电力滤波器谐波检测方法；3 .APF主

2、电路参数的设计及控制策略的分析；4 .建立APF仿真模型并进行仿真验证分析。指导教师签字:郑重声明本人所呈交的毕业论文，是在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕业论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本论文属于原创。本毕业论文的知识产权归属于培养单位。日期:本人签名:指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法;取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答

3、辩等）：成绩:指导教师签字:年月评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成绩:评阅教师签字:年月XXXX大学毕业论文答辩及综合成绩答辩情况提出问题回答问题正确I0有.般性专龈有原则性错误有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字：年月日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人：年月日随着电力电子器件的发展，电力系统中非线性负荷大量增加。因此，解决日趋严重的谐波污染与电能质量要求越来越高的问题成为当今科技工作者研究的主要问题。电力有源滤

4、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。主电路参数及电流环跟踪控制策略是影响有源电力滤波器补偿性能的关键因素。本论文通过三相三线并联型有源电力滤波器的数学模型，讨论了主电路参数的设计方法及确定参数的大小，包括：功率开关器件的选取、直流侧电容、直流侧电压、交流侧电感。电流环控制环节要求补偿电流无误差的跟踪指令电流信号，针对无差拍控制方法具有实时性和准确性的特点，论文采用无差拍控制与SVPWM相结合的控制方案。通过无差拍控制方法得出的电压信号经SVPWM调制产生控制主电路开关器件的通断的PWM脉冲，产生补偿电流。在MATLAB/SIMULINK的仿真平台下搭建无差拍与SVPW

5、M相结合的仿真模型，验证了主电路参数设计方法是合理的，分析了交流侧电感值、直流侧电压值对APF性能的影响。仿真结果表明采用无差拍与SVPWM相结合的控制方法能快速的跟踪补偿电力系统中的谐波电流,具有良好的动态性能和稳态性能。关键词：主电路参数；无差拍；SVPWM；MATLAB/SIMULINKABSTRACTWiththedevelopmentofpowerelectronicdevices,powersystemsasignificantincreaseinnon-linearloads.Therefore,tosolvetheincreasinglyseriousharmonicpollu

6、tionandtheincreasingdemandsofpowerqualityproblemsbecomemajorissuesintodaysscienceandtechnologyresearchworkers.Activepowerfiltertocompensateforitssuperiorperformance,hasbecomeoneofthehottechnologiesinthefieldofpowerelectronics.Themaincircuitparametersandcurrentlooptrackingcontrolstrategyisakeyfactora

7、ffectingtheperformanceofactivepowerfiltercompensation.Inthisthesis,fromthree-phasethree-wireshuntactivepowerfiltermathematicalmodel,discussesthedesignofthemaincircuitparametersandtodeterminethesizeparameters,including：selectpowerswitchingdevices,theDCcapacitor,theDCvoltage,ACsideinductance.Currentlo

8、opcontrollinkrequirescompensationcurrenterror-trackingcommandcurrentsignalfordeadbeatcontrolmethodhaveTimelinessandaccuracycharacteristics,thepaperadoptsdeadbeatcontrolschemecombinescontrolandSVPWM.BydeadbeatcontrolmethodderivedfromthevoltagesignalSVPWMmodulationproducedbycontrollingthemaincircuitsw

9、itchingdevicesonandoffProducethePWMpulsegeneratingcompensationcurrent.IntheMATLAB/SIMULINKsimulationplatformtobuilddeadbeatSVPWMsimulationmodelwithacombinationtovalidatedcircuitparameterdesignmethodisreasonabletheinfluenceoftheACsideinductancevalue,thevalueofDCvoltageperformanceoftheAPEThesimulation

10、resultsshowthatthedeadbeatcontrolmethodcombineswithSVPWMfasttracktocompensatethepowersystemharmoniccurrent,withgooddynamicperformanceandsteady-stateperformance.Keywords：Maincircuitparameters；deadbeat；SVPWM；MATLAB/SIMULINK1绪论11.1 谐波的危害11.2 抑制谐波的方式21.4 有源滤波技术的研究现状和发展趋势41.5 谐波标准81.6 本文主要研究的内容102有源电力滤波器

11、结构及谐波电流检测方法102.1 有源电力滤波器的结构及工作原理102.2 谐波电流检测方法123并联型有源电力滤波器主电路参数设计方法143.1 有源电力滤波器容量153.2 主电路直流侧电压UA的选取153.3 功率器件的选择163.4 主电路直流侧电容的计算183.5 主电路交流侧电感参数计算184有源电力滤波器补偿电流跟踪控制方法214.1 并联型有源电力滤波器的数学模型214.2 APF控制系统基本原理244.3 有源电力滤波器控制策略的实现284.3.1SVPWM算法在APF中的应用284.3.2无差拍控制法294.3.3SvPWM算法的实现304.4并联型有源电力滤波器直流侧电压

12、控制375并联型有源电力滤波器仿真分析395.1谐波检测算法的验证405.2交流侧电感对补偿性能的影响415.3直流侧电压值对补偿性能的影响445.4 鲁棒性分析475.5 动态性能分析486结论51参考文献52翻译部分56英文原文56中文译文73致谢861绪论随着科学技术的发展和社会的进步，电能己经成为人们生产生活和现代社会生产中必不可少的能源。近几十年来随着电力电子装置在工业生产中的普遍应用，以及非线性负载的容量和数量的增加使得电力系统中的谐波污染越来越严重,然而用户及电力网中的设备对电能质量的要求越来越高。因此,解决日趋严重的谐波污染与电能质量要求越来越高的问题成为当今科技工作者研究的主

13、要问题。有源电力滤波器因有主动的补偿能力且不受系统阻抗特性的影响，在现在的生产中收到普遍的应用。本章从课题研究的背景出发,探讨了谐波治理的研究意义和主要的治理措施，阐述了有源滤波技术的发展概况和国内外研究现状，最后简单介绍了本论文的主要内容。1.1谐波的危害电力系统谐波产生根源是非线性负载的使用，致使电流和电压波形发生畸变。非线性负载主要包括：冶金工业中的电弧炉、中频炉与轧钢机，电解铝中用的大功率变流装置，传动与控制领域中用的变频器与电力机车，高压直流输电系统的换流阀以及现实生活中的领域的电脑、电视机与电磁炉等。近几十年来，随着电力电子技术的发展，大功率开关器件的广泛应用，使得电网电压和电流波

14、形产生了严重的畸变，不是正常的正弦波，电力电子装置给公用电网中注入了大量的高次谐波，严重影响了电气设备的正常运行，因为谐波的产生引起的各种故障和事故不断发生。电力系统谐波的危害引起了人们的高度重视。目前谐波污染对电力系统和接入电力网中的电气设备产生的危害主要表现在以下几个：(1)谐波的产生增大了负载电流，由于谐波频率高于基波，产生高频的趋肤效应会使导线的等效截面积减小，导致导线过热；(2)谐波会影响电网中用电设备的正常工作。例如，电动机的附加损耗,使其发热，缩短其使用寿命等；(3)谐波会影响通讯设施运行可靠性；(4)谐波会使电气计量出现误差或错误，使保护设备误动作；(5)非平衡谐波会使UPS大

15、功率整流负载的中线电流过大而烧断。(6)谐波损坏无功补偿设备。随着谐波频率的增大，无功补偿电容的阻抗变小而电流增大，可导致电容因发热而损坏。随着对谐波的研究不断深入，电能质量不能仅用频率和电压两个指标来评价，谐波也是评价电能质量的又一重要指标。为了保障电力系统的正常运行并且保障用户用电设备的正常工作，有效地治理谐波，必将成为当代电力研究领域解决和重点研究对象。1.2 抑制谐波的方式目前所使用的谐波抑制有三种方式：主动治理,从谐波源本身考虑,使谐波源不产生谐波或产生少量的谐波,例如，用脉宽调制(PWM)技术、增加变流装置的脉动数、多重化技术等都能降低谐波；被动治理，就是加入外部滤波器，使滤波器产生的电流与非线性负载产生的高次谐波相抵消，抑制谐波进入电网，或者抑制电力系统中的高次谐波流入负载端，降低谐波对设备的影响；受端治理，即从谐波影响的设备或者电力系统出发，增加它们抵抗谐波干扰的能力，例如，选择合适的供电方式，降低谐波对电网和用电设备的影响；改变接入电网中的电容器组的数量，降低电容器对谐波的放大影响；提高电网中的设备性能从而增加它们抵抗谐波干扰的能力。主动治理的目标主要是提高电力电子设备的功