串联谐振注入式型混合有源电力滤波器研究 硕士论文

1、表 41。在实验中控制系统采用TMS320F240DSP构成，采样速率为每周波256点，开关频率10KHz，按单极倍频方式输出，状态反馈、状态观测以及重复控制器按前述方法结合电路实际参数设计。图 413 引入极点配置重复控制器后的系统电流实验波形实验结果波形如图4-13所示，引入重复控制后的波形，此时系统侧电流畸变率仅为7.1%，谐波含量减少，滤波效果相对使用重复控制加极点配置之前有所改善。对比图3-10与图4-14可以发现， 5、7、9次谐波分量相对其他次谐波而言得到了较好的抑制，分别从3.15%、1.3%、1.5%下降到了1.1%、0.9%、0.6%。另外，三次谐波的含量也有所减少。图 4

2、14 实验中系统电流Is的频谱分布但是需要指出的是，在实验中也发现采用重复控制器校正输出电流波形后，系统从突加谐波负载到最后进入稳态的时间加长，这是因为重复控制器主要对周期出现的跟踪误差信号起作用，而在APF的应用场合中，随着系统侧谐波电流的减少，APF的指令电流也随之发生变化，这样导致跟踪误差信号开始呈周期变化的时间同样延迟，所以会导致整个系统的过渡时间较长。本章小结综上所述，本章把状态反馈和重复控制器用于级联的二阶混合有源电力滤波器中APF的输出电流波形控制，用状态反馈环节保证系统的稳定性，依靠重复控制器提高输出电流波形的跟踪精度，可以取消逆变器输出滤波器中的电阻元件。这样从二阶混合有源电

3、力滤波器的整体结构上而言，除了电感、电容、连接电缆以及逆变器损耗所代表的自身电阻外，就不再需要任何人为设置的电阻，从而降低运行损耗。全文总结近几年来，随着电力电子设备的广泛应用，电网谐波污染问题日趋突出，严重威胁电网的电能质量和用户设备的安全运行。有源电力滤波器（APF）作为一种能动态抑制谐波的电力电子装置因而广受关注。利用无源滤波器为有源电力滤波器分压或分流以减小对APF容量，同时利用APF控制灵活的特点弥补PPF补偿性能的缺陷的混和有源滤波器，是当前APF研究领域的一个重要方向。有源电力滤波器中的拓扑、谐波信号检测与控制策略的选择是决定APF补偿性能的关键因素，同时也影响到APF在现代电力

4、系统中的推广应用。本文主要从以下几方面开展研究并取得了如下成果：对比了目前用于治理谐波的各种混合有源电力滤波器技术方案，在此基础上，确定了论文研究的主要电路拓扑结构。在论文中详细研究了单相电路与三相系统谐波补偿的等效性。分别分析了三相三线和三相四线制交流系统，建立了基于瞬时值的线性微分方程组。研究表明在元件参数对称相等的条件下，不论是三相三线制还是三相四线制的三相HAPF系统，都可以通过坐标变换从电量互相耦合的abc坐标系转换到电量各自独立的坐标系。对于三相三线制系统而言，单相等效电路与三相电路在暂态和稳态条件下均有很好的等价性；而对三相四线制系统，单相等效电路与三相电路并不完全等价。但仍然可

5、以通过研究单相等效电路来实现一定的滤波器特性，从而研究单相混合有源电力滤波器的控制方法。研究了一种比较有应用前景的有源滤波电路拓扑，即LC串联谐振注入式混合有源电力滤波器，并且提出了两种复合控制方法：采用精确对消特定次数谐波的复合控制方法，和采用两个一阶滞后环节串联来近似二阶积分的复合控制方法。并且在此基础上，提出了运用基于相移SPWM技术的级联变换器来取代原来的单个全桥逆变器，对其可行性与实用性进行了理论分析。对HAPF中的电压源型逆变器的输出电流波形控制进行了研究，采用状态反馈加重复控制的控制策略，提高二阶混合有源电力滤波器的滤波性能。通过实验结果证明了这种控制方法有效性。在研究的工作中还

6、有许多不尽如人意的地方，还有许多的问题有待解决。比如用级联逆变器取代单个逆变桥之后的实验并没有得出很好的结果，还在进一步研究当中。但从已有研究成果可以看出，这种级联的二阶串联谐振注入式有源滤波器具有一定的优势，值得进一步深入研究。另外，这种基于重复控制和极点配置的电流波形控制方法虽然稳态跟踪精度好，但是仍然存在过渡过程时间长等缺点，所以有必要研究动态性能更好的电流波形控制方法。致 谢本文是在导师邹云屏教授的悉心关怀和精心指导下完成。在论文完成之际，我首先要感谢三年来悉心教导与照顾我的邹云屏老师。邹老师严谨的治学态度、渊博的理论知识、丰富的实践经验、敏锐的洞察力、谦虚和蔼的为人、坦荡的胸襟都给我

7、留下了深刻的印象。他对工作兢兢业业的精神、对待科学研究严谨细致的态度将是我学习的榜样和做人的楷模。在课题的整个研究过程中，邹老师所创造的自由宽松的科研环境，是本学位论文得以顺利完成的重要保障。在此，我谨向邹老师致以忠心的感谢和崇高的敬意。同时我要感谢应用电子系的陈坚教授、康勇教授、徐至新教授、段善旭教授、李晓帆教授、熊蕊教授、杨荫福教授、林桦教授、彭力教授、张凯教授、戴珂老师、熊健老师、杨莉莎老师、邹涛敏老师、吴燕红老师、钟和清老师、邹旭东等各位老师对我的关心和帮助。在我求学过程中，还得到了许多实验室好友的帮助，在三年的学习生涯中，我与他们建立了深厚的友情，在此表示衷心的感谢。他们是：林磊师兄

8、、张杰师兄、刘飞师兄、何英杰师兄、许湘莲师姐、许赟师兄、王成智师兄、张允师兄、陈伟师兄、黄柱同学、金红元同学、徐丽娟同学以及张华、张伟、张柯、张玉成、康乐、唐建、鲁丽、余训伟、蔡伟、李芬等同学。 另外要谢谢我同寝室的两位好友，汪可为与喻晖，多年的共处让我在你们身上学到了很多专业知识。最后要特别感谢我的父母，你们的养育之恩是我能工顺利完成硕士学业的根本，祝你们永远健康。 2006年4月20日汤琛参考文献 吴竞昌，孙树勤，宋文南等. 电力系统谐波.北京:水利电力出版社,19882陈坚. 电力电子学-电力电子变换和控制技术. (第一版). 北京: 高等教育出版社, 2002.15. 3林海雪，孙树勤

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