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基于自适应滞环SVPWM控制方法的有源电力滤波器的研究

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 有源电力滤波器的发展及国内外研究现状

1.3 本文立论依据和主要工作

第2章 基于瞬时无功功率理论的谐波和无功电流的检测方法

2.1 三相电路瞬时无功功率理论的基本原理

2.2 谐波和无功电流的检测方法

2.3 有源电力滤波器直流侧电压的控制

2.4 检测电源电流控制方法分析

2.5 本章小结

第3章 自适应滞环SVPWM电流控制方法的研究

3.1 传统滞环矢量控制

3.2 自适应滞环SVPWM电流跟踪控制算法

3.3 自适应滞环SVPWM仿真模型

3.4 仿真结果与分析

3.5本章小结

第4章 有源电力滤波器的系统仿真与实验研究

4.1 并联混合型有源电力滤波器总体设计

4.2 并联混合型有源电力滤波器主电路的参数设计

4.3 系统仿真结果与分析

4.4 系统硬件电路设计

4.5 系统实验结果与分析

4.6本章小结

第5章 总结与展望

5.1 本文总结

5.2 未来工作展望

致谢

参考文献

攻读学术型硕士学位期间的研究成果

附录A 开关函数MATLAB实现方法

附录B 实验样机

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摘要

公用电网中广泛应用的开关电源、不间断电源和变频器等电力电子装置,产生了大量的高次谐波,也消耗了系统的无功功率,从而严重影响了电力系统的电能质量。有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)是一种能够动态抑制谐波和补偿无功功率,提高电能质量的电力电子装置。本文针对三相并联混合型有源电力滤波器的谐波和无功电流的检测以及电流跟踪控制方法展开研究。
  首先分析谐波产生的机理,其对生产生活带来的危害,以及常用的治理谐波的方法。针对有源电力滤波器,简要分析其工作原理、分类以及常用的谐波和无功电流的检测方法和电流跟踪控制方法。接着分析基于三相电路瞬时无功功率理论的p-q和ip-iq两种谐波和无功电流检测方法,有源电力滤波器直流侧电压控制的原理,以及研究以三相电源电流为输入信号且加入校正环节的谐波和无功电流检测法,解决基于以负载电流为输入信号的并联混合型有源电力滤波器系统的高通滤波器与电源内阻抗发生谐振的问题。然后提出一种自适应滞环SVPWM电流跟踪控制方法,解决基于滞环矢量电流控制(Space-Vector Hysteresis Current Control,SVHCC)方法的并联混合型有源电力滤波器存在功率开关管的开关频率不固定,电流跟踪误差大等不足,实现补偿电流快速、准确地跟踪参考电流,以及恒定的瞬时开关频率。通过理论计算自适应滞环宽度,判断误差电流矢量和参考电压矢量所在的扇区,以及选择合适的有源电力滤波器主电路输出电压矢量研究本文提出的自适应滞环SVPWM电流跟踪控制方法。
  在以上分析和研究的基础上搭建三相四线并联混合型有源电力滤波器系统的MATLAB/simulink仿真平台和设计基于DSP28335主控芯片的实验样机,仿真和实验结果表明,基于本文研究的谐波和无功电流检测方法以及提出的自适应滞环SVPWM电流跟踪控制算法的有源电力滤波器具有优良的谐波抑制和无功补偿的功能。

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