单相电路并联型有源电力滤波器研究与设计.pdf

中南大学
硕士学位论文
单相电路并联型有源电力滤波器研究与设计
姓名:周虎
申请学位级别:硕士
专业:交通设备与信息工程
指导教师:潘迪夫
20090501
摘要日益增多的各种类型和容量的非线性电力电子装置的使用,使得谐波电流大量注入电网,造成电网的严重污染以致对电力系统造成危害。对谐波电流进行有效的补偿已成为国内外专家学者的研究热点。谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器,,由于其能很好的克服无源电力滤波器的缺陷且具有对谐波电流实时跟踪补偿的能力,目前得到了越来越广泛的关注。论文介绍了国内外喙丶际跹芯康淖钚路⒄梗治隽薃的基本结构、工作原理以及谐波电流检测方法。在此基础上重点研究了拉格朗日外插值、灰色理论和时间序列分析三种预测方法在谐波电流检测中的应用。理论分析及仿真研究表明:三种预测算法均能满足实时预测控制要求,可提高谐波电流补偿精度。灰色理论和时间序列分析都有较高的预测精度,前者计算量较大,后者虽然时序方程简单,但建模计算量较大。拉格朗日外插值法最简单且预测精度最高。论文采用/软件建立采用拉格朗日插值预测算法和无差拍控制方法的抡婺P汀=峁砻鳎汗菇ǖ哪P驮诘缤电压纯正弦和发生畸变时能够实时检测并快速补偿谐波电流,补偿效果优于未采用谐波电流预测的三角波调制方法。为验证论文提出的谐波电流预测算法和电流跟踪控制算法,构建了以虳为核心的硬件实验系统,对闹鞯路参数和控制系统电路、软件部分进行了设计。实验结果表明,本文
研究的芸焖俑俨钩サ缌鳎哂辛己玫亩钩ヌ匦浴关键词:有源电力滤波器;谐波电流检测;预测;电流控制;
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作者签名:雄日期:导师签名醚作者签名::丛&年铝⑷学位论文版权使用授权书年吕既原创性声明本人声明,所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了论文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。日期:本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名:日期、
第一章绪论电力系统谐波问题综述电能是现代社会生产和人民生活中主要的、必不可少的重要能源。理想的电力系统是以单一而固定的频率,规定幅值的电压,以及完整的孪也ㄐ蜗蛴没Ч应电能,但是实际上这些条件很难满足】。在电力系统发展的早期,电力负荷的组成比较简单,主要由同步电动机、异步电动机和各种照明设备等线性负荷组成,因此衡量电能质量的指标也比较简单,主要有频率偏移和电压偏移等两种,并且传统的电能质量主要是基于系统稳态而言的。早期的电力负荷对频率偏移和电压偏移不是很敏感,许多机电设备在电压幅值相对较大的变化范围内都能正常工作,所以早期的电能质量问题并不突出【。自上世纪年代以来,随着电力电子技术的发展,各种类型和容量的非线性电力电子装置在工业乇鹗且苯稹⒏痔⒒、交通、楼宇自动化及家庭压电路和交一交变流器等除消耗大量的无功功率外,还会产生大量的谐波电流,强的电磁干扰,对电力系统的安全运行构成威胁【俊T诟髦值缌Φ缱幼爸弥校流装置所占的比例最大。目前常用的整流电路几乎都采用晶闸管相控整流或二极为人们所熟悉,电铁牵引系统产生的谐波电流引起的串并联谐振和继电器保护误动作等事故经常发生,而直流侧采用电容滤波的不控整流电路随着开关电源和电谐波污染对公用电网和其它系统的危害大致有以下几个方面“:使电网中的元件产生附加的谐波损耗,如使电动机引起附加损耗、发热增加,过载能力、实用寿命和效率降低,产生脉动转矩;另外降低了发电、输电及用电设备的效率,大量的涡巢ǖ缌髁鞴行韵呋岬贾缕涔壬踔练⑸鹪郑谐波电流在输电线路上的压降会使用户端的电压波形产生严重的畸变,影响电气设备的正常工作。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化,寿命缩容易使电网与用于补偿电网无功功率的并联电容器发生局部并联或串联谐振,造成过压或过电流,使电容器绝缘老化,甚至引起严重事故:中获得了广泛的应用。电力电子装置如二极管整流器、相控整流器,相控交流调使公共连接点,的电压波形严重畸变,并产生很管不控整流。带感性负载的电流型整流电路所产生的谐波污染和功率因数滞后己压型逆变器的广泛应用也产生越来越严重的谐波污染。短,以致损坏;
对临近的通信系统产生干扰,轻者产生噪声,降低通信质量,重者导