并联混合型有源电力滤波器的应用研究
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摘要
近几年来,伴随着非线性电力电子器件广泛应用,电网中产生了大量的谐波,无源滤波器已不能正常满足电力用户对电能质量的要求,有源电力滤波器可以克服无源滤波器谐波抑制的缺点,以其卓越的滤波性能被受广泛关注。有源电力滤波器通过向系统提供一个与谐波幅值大小相等并且相位方向正好相反的补偿电流,来治理谐波和进行无功补偿。
本文首先对有源电力滤波器当前的研究现状和未来发展的趋势进行阐述,之后分别介绍了它的各种类型及其拓扑结构,重点分析研究了并联型有源滤波器基本工作原理及数学模型。
其次,本文详细分析了并联型有源电力滤波器的控制策略,包括补偿电流跟踪控制和直流侧电压控制。最后确定选用三角波比较控制法并对直流侧电压采用PI闭环控制。
最后,使用MATLAB分别对无源部分和有源部分模型进行仿真。仿真结果表明,本文提出检测方法和控制方法的正确性和有效性。
In recent years, with the proliferation of nonlinear loads such as power electronic equipments, the amount of harmonic current has increased. The traditional passive filter could not meet the user demand of power quality. Active Power Filter may overcome the disadvantages of the traditional approaches for eliminating harmonics. With the superexcellent performance, APF has obtained more attention. Active power filter occur the compensative current that is equal to harmonic current but opposite direction that is regarded as a new equipment of eliminating harmonic, aiming to eliminate the harmony current and reactive component given to by the load.
Secondly, the compensative current control strategy and the direct current side voltage control strategy of the active power filter is analyzed in detail. Triangle wave compare control is adopted in the compensative current control method and PI closed loop control is adopted in the direct current side voltage control adopts.
Thirdly, the simulation models is simulated by using the system simulation of MATLAB. The detection method and the control strategy proposed are tested. Results of the simulation are verified validity and effectiveness.
本文首先对有源电力滤波器当前的研究现状和未来发展的趋势进行阐述,之后分别介绍了它的各种类型及其拓扑结构,重点分析研究了并联型有源滤波器基本工作原理及数学模型。
其次,本文详细分析了并联型有源电力滤波器的控制策略,包括补偿电流跟踪控制和直流侧电压控制。最后确定选用三角波比较控制法并对直流侧电压采用PI闭环控制。
最后,使用MATLAB分别对无源部分和有源部分模型进行仿真。仿真结果表明,本文提出检测方法和控制方法的正确性和有效性。
In recent years, with the proliferation of nonlinear loads such as power electronic equipments, the amount of harmonic current has increased. The traditional passive filter could not meet the user demand of power quality. Active Power Filter may overcome the disadvantages of the traditional approaches for eliminating harmonics. With the superexcellent performance, APF has obtained more attention. Active power filter occur the compensative current that is equal to harmonic current but opposite direction that is regarded as a new equipment of eliminating harmonic, aiming to eliminate the harmony current and reactive component given to by the load.
Secondly, the compensative current control strategy and the direct current side voltage control strategy of the active power filter is analyzed in detail. Triangle wave compare control is adopted in the compensative current control method and PI closed loop control is adopted in the direct current side voltage control adopts.
Thirdly, the simulation models is simulated by using the system simulation of MATLAB. The detection method and the control strategy proposed are tested. Results of the simulation are verified validity and effectiveness.
引文
[1]王兆安,杨军,刘进军等.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京:机械工业出版社,2005
[2]叶忠明,吕征宇,钱照明.一种混合有源电力滤波器的研究.电力系统自动化,1999,23(7):20-23
[3]苑舜,韩水.配电网无功优化及无功补偿装置.北京:中国电力出版社,2003.
[4]沈龙大,许遐.电网高次谐波有源抑制装置的工业应用.电气传动,1993,3(5):39-47
[5]寿晓辉.电气化铁道电能质量与控制及应用研究.西南交通大学硕士学位论文.2004.
[6]叶黎明,肖健华.电力系统无功补偿及谐波抑制智能系统.东北电力技术,2002,(6):29-31.
[7]徐永海,肖湘宁,杨以涵.电力系统谐波与无功功率综合补偿方式的研究.电力系统及其自动化学报,
[8]叶忠明,董伯藩,钱照明.几种混合有源电力滤波器分析.电工电能新技术1998,17(2):23-28
[9]L.Gyugui et al."Active AC power filters".IEEE/AS,Oct.1976,PP:529-535.
[10]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年
[11]罗世国.有源电力滤波器的研究:[博士学位论文].重庆:重庆大学,1993.
[12]王兆安,李民.三相电路瞬时无功功率理论的研究.电工技术学报,1992,7(3):55-59
[13]叶忠明,吕征宇,钱照明.一种混合有源电力滤波器的研究.电力系统自动化,1999,23(7):20-23
[14]陈乔夫,李达义,魏亚南.基于基波磁通补偿的串联型有源滤波器.华中理工大学学报,2000(12):82-84
[15]15颜晓庆,王兆安.电力有源滤波器及其新发展.电工技术杂志,1998(4):3-5
[16]王兆安,李民.三相电路瞬时无功功率理论的研究.电工技术学报,1992,7(3):55-59
[17]杨君.谐波和无功电流检测方法及并联型电力有源滤波器的研究:[博士学位论文].西安:西安交通大学,1996
[18]杨君,王兆安,丘关源.不对称三相电路谐波及基波电流实时检测方法的研究.西安交通大学学报,1996,(3)
[19]叶忠明,吕征宇,钱照明.一种混合有源电力滤波器的研究.电力系统自动化,1999,23(7):20-23
[20]颜晓庆,王兆安.电力有源滤波器及其新发展.电工技术杂志,1998(4):3-5
[21]卓放,王兆安.有源电力滤波器技术的发展与电能质量的提高.电工技术杂志2002,27(6):1-7
[22]罗德凌,唐朝晖,周方圆.有源电力滤波器研究现状及其发展动向[J],水科学与工程技术,2006.(2)
[23]吴竞昌主编.电力系统谐波.北京:中国电力出版社,1998,3-7
[24]舒欣梅,张杨润.一种消除有源电力滤波器系统振荡的控制方法:[四川大学硕士研究生论文].四川:四川大学,2004,2
[25]颜晓庆,王兆安.电力有源滤波器及其新发展.电工技术杂志,1998(4):3-5
[26]胡铭,陈珩.有源滤波技术及其应用.电力系统自动化,2002,26(3):66-70
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[28]林海雪,孙树勤.电力网中的谐波.第1版.北京:中国电力出版社,1998
[29]程浩忠.电力系统谐波技术.第1版.上海:海交通大学出版社,1998
[30]徐永海,肖湘宁,杨以涵.电力系统谐波与无功功率综合补偿方式的研究.电力系统及其自动化学报,1999,11(3):28-33
[31]徐永海,肖湘宁,杨以涵.具有电压调节特性的混合型有源电力滤波器.电网技术,1998,22(7):42-44
[32]叶忠明,董伯藩,钱照明.几种混合有源电力滤波器分析.电工电能新技术1998,17(2):23-28
[33]孙树勤.无功功率的矢量控制.第1版.北京:中国电力出版社,1998
[34]钱照明,叶忠明,董伯藩.谐波抑制技术.电力系统自动化,1997,21(10)48-54
[35]汤洪海.新型并联有源电力滤波器的研究.[硕士学位论文].武汉大学,2001
[36]王瑾.串联型有源电力滤波器的研究.[硕士学位论文].武汉大学,2001
[37]Vasco snares,Pedro Verdelho.An instantaneous active and reactive current component method for active filters[J].IEEE Transactions on power Electronics,2000,15(4):660-669
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[39]H-L.Jou.Performance comparison of the three-phase active-power-filter algorithms[J],lEE Proc.-Gener.Transm.Distrib,1995,42(6):646-651
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[41]朱东柏,刘骥,崔勇,顾正纲.电力有源滤波及无功补偿技术[[J].哈尔滨理工大学学报,2002,7(2):1-4
[42]孙朋敬,郝瑞祥,游小杰,郑琼林.有源电力滤波器的预测电流控制方法研究[J].自动化技术与应用,2006,25(2):27-29
[43]吴言风,吴正国,李华.基于自适应逆控制的并联型有源电力滤波器的仿真研究[J].电气传动,2005,35(s):32-35
[44]楼珍丽,李淳,张仲超.有源电力滤波器的新型拓扑结构和控制策略[J].高电压技术,2005,31(2):21-23
[45]基于DFT谐波检测方法的大容量并联型有源电力滤波器的研制.(由于没有出处,可考虑删去)
[46]张乃饶.神经网络与模糊控制.北京:清华大学出版社,1998
[47]袁曾任.人工神经元网络及其应用.北京:清华大学出版社,1999
[48]王群.一种基于人工神经网络的谐波测量方法.电网技术,1999,23(1):29-32
[49]L.H.Tey,EL.So and Y.C.Chu,Neural network-controlled unified power quality conditioner for system harmonics compensation,Proceedings of the IEEE/PES Transmission and Distribution Conference and Exhibition Asia Pacific,Japan.2002
[50]吴金宏,倪向阳,吴吴.霍尔电流电压传感器/变送器模块的性能及应用.国外电子元器件.2001(1):12-15
[51]朱俊杰,王辉,聂卫民.基于矢量控制的PWM整流器SIMULINK建模与仿真.电气传动自动化.2004,26(1):18-21
[52]田亚菲,何继爱,黄智武.电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法仿真实现及分析.电力系统及其自动化学报.2004(4):68-71
[53]王永,沈颂华,关森.基于单周控制的三相 4桥臂有源电力滤波器[J].电气传动,2007,37(9):25-28
[2]叶忠明,吕征宇,钱照明.一种混合有源电力滤波器的研究.电力系统自动化,1999,23(7):20-23
[3]苑舜,韩水.配电网无功优化及无功补偿装置.北京:中国电力出版社,2003.
[4]沈龙大,许遐.电网高次谐波有源抑制装置的工业应用.电气传动,1993,3(5):39-47
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[17]杨君.谐波和无功电流检测方法及并联型电力有源滤波器的研究:[博士学位论文].西安:西安交通大学,1996
[18]杨君,王兆安,丘关源.不对称三相电路谐波及基波电流实时检测方法的研究.西安交通大学学报,1996,(3)
[19]叶忠明,吕征宇,钱照明.一种混合有源电力滤波器的研究.电力系统自动化,1999,23(7):20-23
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[47]袁曾任.人工神经元网络及其应用.北京:清华大学出版社,1999
[48]王群.一种基于人工神经网络的谐波测量方法.电网技术,1999,23(1):29-32
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