串联型有源电力滤波器的仿真研究

分类号:TM7密级:UDC:单位代码:10146学号:240042鞍山科技大学硕士学位论文论文题目:串联型有源电力滤波器的仿真研究作者:张冰指导教师姓名:王仲初专业名称:控制理论与控制工程二○○五年三月一日鞍山科技大学硕士学位论文02级姓名张冰鞍山科技大学硕士学位论文论文题目：串联型有源电力滤波器的仿真研究TheSimulationResearchofSeriesActivePowerFilter研究生姓名：张冰指导教师姓名：王仲初单位：鞍山科技大学论文提交日期：答辩日期：学位授予日期：授予单位：论文评阅人：单位：单位：鞍山科技大学硕士论文摘要I摘要电能的使用是衡量一个国家科学技术与经济发展水平的重要标志之一。在电能质量问题中，电力系统的谐波和无功功率问题是主要问题，也是高速发展的国民经济和日益提高的人民生活水平需要解决的重大课题。其中，串联型有源电力滤波器，是20世纪80年代以来电力电子应用于供电系统进行谐波抑制和无功补偿的一个研究热点，也具有很好的实用价值。本课题针对交流电网中谐波污染严重的问题，利用MATLAB的电力系统仿真元件库中的众多模型，搭建了各种仿真模型；以补偿电压型谐波源负载产生的电网谐波电流和电网谐波电压，针对无功谐波电流检测及串联型有源电力滤波器，主要进行了如下几个方面的研究：(1)在分析基于瞬时无功功率理论的谐波和无功电流检测方法的基础上，对谐波和无功电流检测方法进行了理论研究及仿真,并分析了低通滤波器的设计对检测效果的影响。(2)串联型有源电力滤波器的总体结构和控制电路的研究,确定系统的总体控制目标和总体结构，阐述系统的工作原理和补偿特性。(3)研究了串联型有源电力滤波器补偿电压型谐波源负载产生的电网谐波电压以及补偿电网侧电压谐波的几种控制方法，并对其补偿特性进行仿真研究；并比较得出各种控制方法的补偿特点。关键词：谐波，有源电力滤波器，瞬时无功功率，脉冲宽度调制鞍山科技大学硕士论文摘要IIAbstractThepowerusingisimportantsymbolinevaluatingthescienceandeconomicdevelopmentofthecountry.Inpowerqualityproblems,itisimportantproblemwhichisharmonicsandreactivepowerinelectricpowersystems,anditiskeyresearchtothefastspeeddevelopmentofeconomicandrisinglevelofpeopleliving.Andseriesactivepowerfilterisaresearchissuewhichinpowerelectricapplicationtocompensatethereactivepowerandharmonicinpowersupply.Ithasgoodvalueinuse.Thetaskaimattheproblemofseriousharmonicspollutioninacpowersystem.ItfoundsomesimulatingmodalwhichutilizesomemodelsinMATLABpowersystemwhichhassomemodelinsimulatingcomponenttreasury.Thecontroltargetiscompensatespowersystemharmonicsvoltageandpowersystemharmonicscurrentwhichcomesformvoltageharmonicssourceload.Itaimsatreactivepowerharmonicscurrentdetectionandseriesactivepowerfilter.Itdoessomefiledresearchasfollows.(1)Basedonanalyzingthedetectionwayofreactivepowerharmonicscurrentwhichbasedontheinstantaneousreactivepowertheory,itdoestheoryresearchandsimulationwhichaimsatreactivepowerharmonicscurrentdetection.Itanalyzestheinfluenceondetectionindesignofthelowpassfilter.(2)Itdoesresearchincollectivityconstructionandcontrolcircuittoseriesactivepowerfilter.Itdefinesthesystemcollectivitycontroltargetandcollectivityconstruction,anditdescribestheworktheoryandcompensatecharacteristic.(3)Ithasstudiedsomecontrolwaysincompensatingpowervoltageharmonicsandcompensatingpowerharmonicsvoltagewhichcomefromvoltageharmonicsloadinseriesactivepowerfilter.Anditsimulatestocompensatecharacteristic.Bycompare,ithascompensatedspecificationtoallcontrolwaysalso.Keywords:harmonic，activepowerfilter，instantaneousreactivepower，pulsewidthmodulation鞍山科技大学硕士论文目录I目录第一章绪论.......................................................11.1电力系统的谐波危害及其抑制......................................11.2目前国内外电能质量控制研究的现状................................21.3本文的研究背景及主要工作........................................31.3.1本文的研究背景..............................................31.3.2本文的主要工作..............................................3第二章电力系统的谐波及功率因数...................................52.1电力系统的谐波和谐波分析........................................52.1.1谐波........................................................52.1.2谐波分析....................................................62.1.3公用电网谐波电压和谐波电流限值..............................72.2电力系统中的无功功率及功率因数..................................82.3谐波及无功功率的产生............................................92.4无功功率对电网系统的主要影响及谐波的危害.......................102.4.1无功功率的影响.............................................102.4.2谐波的危害.................................................102.5本章小结.......................................................11第三章谐波及无功功率的检测与分析................................123.1瞬时无功功率理论...............................................123.2基于瞬时无功理论的谐波和无功电流的实时检测.....................153.2.1p、q运算方式.............................................163.2.2pi、qi运算方式.............................................173.2.3电网电压波形畸变对各谐波电流检测方法的影响.................193.2.4不对称三相电路谐波等电流的检测.............................223.3基于瞬时无功功率进行实时检测的仿真研究.........................243.3.1低通滤波器的选择...........................................243.3.2MATLAB仿真电路的建立......................................253.3.3仿真结果分析...............................................253．4本章小结......................................................27第四章串联型有源电力滤波器的总体设计............................28鞍山科技大学硕士论文目录II4.1硬件总体结构...................................................284.2主电路工作原理及其设计.........................................294.2.1主电路工作原理.............................................294.2.2主电路元件的选取和参数的设计...............................324.3控制电路的设计.................................................364.3.1PWM控制电路的设计.........................................374.3.2TMS320F240DSP..............................................384.3.3信号检测及其转换...........................................404.4本章小结.......................................................40第五章SAPF谐波补偿的仿真研究....................................415.1谐波源模型.....................................................415.1.1补偿电流型谐波源...........................................425.1.2补偿电压型谐波源...........................................435.2工作原理...................................................