毛晓英[1]2004年在《并联混合型有源电力滤波器抑制谐波谐振方法研究》文中指出近年来，配电网中整流器、变频调速装置、电弧炉等负荷不断增加。这些负荷的非线性，使得电力系统中谐波所造成的危害也日趋严重，给供电质量造成了严重干扰。有源电力滤波器作为一项抑制谐波的有效措施，被广泛地研究和应用。 本文从谐波抑制出发，提出了一种并联混合型有源电力滤波装置，并详细研究了谐波检测理论、控制策略等问题。本文的主要内容有： 1．采用了一种新型混合型有源滤波器的结构，它由LC无源滤波器和有源电力滤波器(APF)共同组成。用LC无源滤波器补偿绝大部分谐波，APF起到遗失补缺的作用并有效地抑制了谐波谐振。由于APF不承受基本电压，因此，APF所需的容量非常小。 2．分析了LC无源滤波系统电流放大问题，讨论了LC无源滤波系统发生谐振的条件以及对谐振电路进行了详细讨沦；并对LC无源滤波系统导致电流放大问题进行了仿真研究。 3．在瞬时无功功率理论的基础上，介绍了两种谐波电流检测方法，并对这两种谐波电流检测方法作了比较。 4．介绍了变结构控制的基本问题，结合变结构控制技术，提出了一种新的控制策略：学习变结构控制策略(LVSC)，对该控制策略系统结构进行了简单分析。 5．在学习变结构控制策略的基础上，根据混合型有源电力滤波器的特点，控制策略采用重复学习Boost变换控制，对该控制策略应用于混合型APF进行了详细分析，并推导了该控制策略的收敛特性。 6．完成了整个系统的仿真试验。
刘定国[2]2016年在《宽频域多类型谐波理论分析及治理方法研究》文中研究表明电能作为使用最为广泛的二次能源,在支撑整个国民生产和国家建设中具有举足轻重的地位。电力谐波作为衡量电能质量优劣的一个重要指标,从上个世纪中叶开始就引起整个行业的着重关注。几十年来,国内外学者一直在深入开展谐波治理的研究工作,近年来在低压谐波治理理论研究和治理装置研发方面取得了较为丰硕的成果,实现了治理装置的市场化。然而,随着全球能源互联网建设的稳步推进、智能电网的全面建设、分布式能源大量并网、PWM(Pulse Width Modulation)技术普遍使用和高压长距离跨区域输电工程全面发展,电网谐波特性也随之发生新的变化,逐渐呈现为谐波频域增宽、中高频谐波含量增加、多类型谐波交互影响等新特征。针对电网中宽频域多类型谐波大量共存的现状,本文以国家自然科学基金项目为依托,从宽频域谐波产生机理、宽频域谐波劣化机理、宽频域谐波治理等方面展开了深入研究,并针对性提出了行之有效的宽频域多类型谐波治理方法与技术。本文的研究重点及创新之处如下:本文首先以典型宽频域谐波源两级式光伏并网系统为研究对象,在建立其理想状态下谐波输出模型的基础上,深入分析了其宽频域谐波特征;综合考虑了二极管管压降、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)管压降、死区效应、控制策略影响、输出滤波器参数和直流侧纹波电压特点等非理想因素,建立了非理想状态下两级式光伏并网系统的宽频域谐波模型,进而获得了两级式光伏并网系统的谐波输出特性。分析结果表明两级式光伏系统的大规模并网运行,将导致电网谐波呈现出宽频域多类型谐波交互耦合的新特征。在考虑电力系统输电线路典型元件杂散参数的基础上,本文深入研究了宽频域多类型谐波在电网传输过程中的劣化现象。文章首先推导了高压长距离输电线路的谐波域精确模型,在此基础上分析得出高压长距离输电线路由于对地电容的作用,将会引起宽频域电流型谐波和宽频域电压型谐波发生谐波放大等劣化现象。本文还细化了传统电力变压器谐波域模型,深入分析了宽频域多类型谐波在考虑变压器模型时的劣化特点。电网实测数据有力证明了宽频域谐波劣化理论分析的正确性。常规并联型谐波治理装置是电力系统中用于治理电流型谐波的主要方式,但很难补偿谐波电压,而且在补偿电压型谐波源所产生的谐波电流时,受限于装置容量,不能达到完全补偿的目的。常规串联型有源滤波装置对谐波电压有优秀的治理能力,却难以补偿谐波电流,并且在补偿电流型谐波源所产生的谐波电压时,需要输出非常大的电压才能保证治理效果。针对未来智能电网随机性强、多类型交互耦合的宽频域谐波特点,本文提出了一种对宽频域多类型谐波综合治理的新型串联混合型有源滤波装置SHAPF,对其拓扑结构和原理进行了分析。SHAPF有源部分串联接入电网,一方面补偿谐波电压,同时形成很大的谐波阻抗,阻止高频次谐波电流向高压电网渗透,使其主要流向谐波阻抗较小的无源支路,达到补偿谐波电流的目的。仿真分析验证了其对不同类型宽频域谐波治理的有效性。在分析SHAPF等效电路模型和两种类型谐波治理模型的基础上,针对SHAPF控制算法的跟踪速度和控制精度,提出了一种基于双滞环广义积分迭代的复合控制算法,这种借鉴积分分离思想的复合型控制策略既能避免双滞环控制“死区”效应带来的稳态误差,又能克服广义积分控制进入稳态时间长的缺陷,充分结合了两种控制的优势。对采用复合控制算法的SHAPF开展稳定性分析可知,该系统具有较好的稳定性。文章还分别对双滞环控制方法,广义积分迭代控制方法和复合型控制方法进行了仿真分析,对比研究结果充分验证了复合型控制算法在跟踪速度和控制精度方面的综合优势。最后本文开展了SHAPF的参数设计及工程实验样机的研制。给出了整套装置的总体设计方案,详细介绍了SHAPF各个组成部分的优化设计,根据所提参数设计方法,研制了一套SHAPF工程实验样机。样机的运行效果表明,该套装置能够很好的抑制电网宽频域多类型谐波,完全达到了设计要求。文中的仿真、实测和实验结论证明了本文所提宽频域谐波劣化分析方法和结论的正确性以及SHAPF装置主电路设计、控制策略、软硬件保护的有效性,研究成果能够对该类型装置的研发和生产提供重要参考。
余意[3]2009年在《基于DSP的混合型有源电力滤波器研究》文中研究指明电力系统中的谐波不仅降低电能的生产、传输和利用的效率,而且给用电设备的正常运行带来严重的危害。对谐波进行治理是提高电能质量和节约电能的重要手段,因此对谐波治理的研究具有深远的社会意义和经济意义。本文对谐波治理的相关问题进行了研究,主要工作如下:(1)由于谐波电流的检测精度和检测速度关系到有源滤波系统的主要性能和指标。本文在快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)算法的基础之上进行研究推导出一种新的快速傅立叶变换算法,这种改进的FFT算法可以有效减少运算量,提高运算速度进而提高谐波电流的跟踪速度和有源滤波器的性能。本文还对改进的算法进行了Matlab仿真,仿真结果验证了算法的快速性和有效性。(2)有源电力滤波器中另一重要的问题就是电流跟踪,电流跟踪的作用是根据补偿电流的指令信号和实际补偿电流之间的相互关系,得出控制补偿电流发生电路中主电路各个器件通断的PWM(PulseWidth Modulation,PWM)信号,电流的跟踪控制策略成为决定HAPF(Hyrbrid Active Power Filter,HAPF)输出性能和效率的关键。本文对滞环PWM电流控制策略进行了改进,解决了滞环电流控制固定环宽开关频率高、损耗大的问题。(3)本文提出了一种新型混合型有源滤波器结构,创造性的提出用非线性负载支路代替无源滤波网络中的电抗器支路,大大节约了成本,提出采用TI公司的F2812数字信号处理器作为核心处理器,设计了混合型有源滤波器的控制板、采样电流信号调理板、智能功率模块IPM组成的逆变桥电路,并进行了软件的设计以及Matlab仿真,为应用打下了坚实的基础。
李承[4]2005年在《基于单周控制理论的有源电力滤波器与动态电压恢复器研究》文中提出电力系统的谐波已经成为影响电能质量的重要原因。它不仅影响着电力用户的安全用电,也威胁着电力系统的安全、经济运行。因此,治理电力谐波的手段与方法已成为当今电气工程领域中的重要研究课题。有源电力滤波器是目前研究较多、发展较快的一种很有希望的谐波治理方法。而有源滤波器的控制技术又是其研究中的核心问题。单周控制在有源滤波器控制中的应用,为有源滤波器控制方法提供了一条新的途径。本文在全面详细地分析了目前有源电力滤波器工作原理的基础上,探讨了有源滤波器谐波抑制机理。指出非线性负载直接引起的谐波是电流谐波,因而治理非线性负载引起的谐波应首先考虑治理谐波电流。同时,从补偿和滤波两种思想出发,指出并联型谐波补偿有源电力滤波器的补偿作用和串联型基波补偿有源电力滤波器的滤波作用可适用于非线性负载谐波电流的抑制。仿真结果验证了理论分析的正确性。提出了一种基于同步坐标变换的单相电路谐波和无功电流的检测方法。该方法通过静止坐标系与旋转坐标系的坐标变换关系的理论,推导出了一种新型单相电路谐波和无功电流检测模型。通过计算机仿真,得到了很好的仿真结果。本文分析总结了有源电力滤波器谐波检测方法和控制方法,并在此基础上提出了有源电力滤波器的单周控制问题。随后,详细阐述了单周控制理论与技术,深入讨论了单周控制技术在有源电力滤波器控制中的应用和在动态电压恢复器控制中的应用。对有关类型的有源电力滤波器和动态电压恢复器首次提出并建立了相应的单周控制模型,且进行了仿真研究。全面系统地分析了并联型有源电力滤波器的单周控制原理。针对叁相四线系统广泛应用的实际情况,提出了一种用于叁相四线系统的并联型有源滤波器的单周控制模型。该滤波器由四桥臂电压型变换器构成并联型有源电力滤波器的主电路,可用于补偿叁相四线制系统的谐波、无功电流以及相间不平衡电流等。在理论分析基础上进行了仿真研究。本文深入研究了串联型有源电力滤波器的单周控制技术,分别对单相和叁相叁线串联型有源滤波器的单周控制问题进行了全面研究。通过理论分析分别导出了单相和叁相串联有源电力滤波器的单周控制数学关系,建立了单周控制模型。并进行了仿真分析。仿真结果验证了理论分析的正确性和可行性。首次把单周控制技术应用于动态电压恢复器的控制中。分别对单相、叁相动态电压恢复器的单周控制方法进行了深入地分析与研究。分别提出并建立了单相、叁相动态电
杨波[5]2008年在《并联混合有源电力滤波器的谐波抑制研究》文中提出随着电力电子技术广泛的应用在生产和生活中,致使电力系统谐波污染问题日益严重。有源滤波器是治理谐波的有效手段,但是它成本过高,不利于推广。而无源滤波器虽然成本低,但是不能有效治理谐波。为了既能有效治理谐波又能大幅降低成本,本文提出了无源加有源的滤波方式,这种混合型有源滤波器能充分利用无源和有源滤波器两种补偿方式各自的优点,对谐波电流能实现比较好的补偿。本文首先分析了无源LC滤波器的滤波特性,并推导LC无源滤波器参数的计算方法。随后介绍了混合滤波器的工作原理,分析了混合滤波器的两种拓扑结构.并指出并联型有源滤波器适合滤出电流型谐波源。在谐波检测方面,本文采用了基于瞬时无功功率理论i_p、i_q检测技术,并提出了一种改进的自适应谐波检测方法,仿真结果表明,这两种检测方法都能达到要求。在控制策略方面,通过比较几种电流跟踪方式,本文采用了滞环电流控制方式和叁角波电流比较方式,这两种方式都能较好的补偿系统谐波分量。最后利用MATLAB和PSCAD两种仿真工具建立了该滤波系统的仿真平台,对系统的各环节进行了建模和仿真。结果表明,混合滤波装置能很好的滤掉谐波,同时滤波装置的有源部分不承担基波电压,因此容量显着降低,节省了成本。
钱众林[6]2005年在《电能质量综合控制系统的研究》文中认为近年来,配电网中整流器、变频调速装置、电弧炉等负荷不断增加。这些负荷的非线性,使得电力系统中谐波所造成的危害也日趋严重,给供电质量造成了严重的干扰。有源电力滤波器作为一项抑制谐波的有效措施,被广泛地研究和应用。 本文从谐波抑制出发,提出了一种并联混合型有源电力滤波装置,并详细研究了谐波检测理论、控制策略等问题。本文的主要研究成果如下: (1) 采用了一种新型混合型有源滤波器的结构,它由LC无源滤波器和有源电力滤波器(APF)共同组成。用LC无源滤波器补偿绝大部分谐波,APF起到遗失补缺的作用并有效地抑制了谐波谐振。由于APF不承受基本电压,因此,APF所需的容量非常小。 (2) 分析了LC无源滤波系统电流放大问题,讨论了LC无源滤波系统发生谐振的条件,对谐振电路进行了详细分析讨论;并对LC无源滤波系统导致电流放大问题进行了仿真研究。 (3) 在瞬时无功功率理论的基础上,介绍了两种谐波电流检测方法,并对这两种谐波电流检测方法作了比较。 (4) 设计了一套由无源LC滤波器、有源电力滤波器构成的电能质量综合控制系统。 (5) 完成了整个系统的仿真试验。仿真结果表明,本文设计的电能质量控制系统,能有效地抑制谐振,各次谐波含量大大减少。
任顺英[7]2005年在《一种混合型有源电力滤波器的研究与仿真》文中认为近年来,配电网中整流器、变频调速装置、电弧炉等负荷不断增加,这些负荷的非线性,使得电力系统中谐波所造成的危害也日益严重,给供电质量造成严重干扰。随着我国电能质量问题治理工作的深入开展,利用有源电力滤波器(active power filter,缩写为 APF)进行谐波治理将会具有巨大的市场潜力。因此如何恰当地选择 APF的控制算法、设计 APF 的参数、提高其性能、降低其价格、发挥其优势,是一个非常值得研究的问题。本文从抑制谐波出发,研究了一种混合型 APF,它由 LC 无源滤波器和 APF 共同组成,用 LC 无源滤波器补偿绝大部分的谐波,APF 起到遗失补缺的作用,并有效的抑制谐波谐振。由于 APF 不承受基波电压,因此 APF 所需的容量很小。本文首先综述了国内外电力系统谐波抑制技术的发展概况,阐述了 APF 的结构和工作原理;在深入分析了瞬时无功功率的基础上,分析了高次谐波和无功电流检测的各种方法,并给出实现的框图;此外还讨论了 APF 的关键部分 PWM 整流器的控制结构和原理,并对此非线性控制系统的数学模型进行推导,然后在 MATLAB/SIMULINK 环境下建立 PWM 整流器控制仿真模型。
王宏[8]2004年在《并联电容器组与新型有源电力滤波混合补偿系统应用研究》文中进行了进一步梳理本文在对当前谐波和无功问题相伴出现且危害严重的现状分析的基础上,介绍了混合型有源电力滤波器(HAPF)的工作原理和技术特点。基于该混合型有源电力滤波技术,针对大容量谐波与无功补偿,提出了采用混合型有源电力滤波器与电容器组并联补偿的方法,分析了二者所组成系统运行时的电流检测方法、补偿特性以及系统的稳定性, 利用计算机仿真对理论分析的正确性进行验证,并实现了混合型有源电力滤波器与电容器组并联挂网运行。工业样机长期运行结果表明,混合补偿系统可达到满意的谐波抑制和无功补偿效果,是大容量谐波与无功功率补偿工程中一种新的实用方法。
史朝晖[9]2005年在《发电厂厂用电系统谐波监测与抑制》文中研究指明随着电力电子装置的广泛应用,电力电子装置等引起的谐波问题给发电厂厂用电系统造成的危害日益增加,使电能质量下降,对发电厂的安全、经济运行产生危害和影响。因此发电厂厂用电系统谐波问题的研究越来越被重视。 本文首次对发电厂厂用电系统谐波产生的原因、检测方法、分析计算的方法、危害影响的机理以及综合治理的措施等方面进行了研究与探索。 本文从解释厂用电系统谐波产生和危害的物理机理、范围入手,针对电厂的实际情况,就厂用电系统谐波源及危害进行了分析,对谐波检测方法、组合窗函数进行了阐述。然后对抑制谐波的方法、无源与有源滤波方式、选型进行了论述。最后,提出了几套改善谐波的措施,并对它们的技术优劣作了比较。
卢晶[10]2018年在《谐振抑制型低频混合滤波装置关健技术研究》文中研究表明磁约束聚变装置变流系统将交流电能转换为可控的直流电压/电流传输给装置内部磁体,从而实现等离子体的产生、约束、维持、加热以及等离子体电流、位置、形状、分布和破裂的控制。随着托卡马克电源功率的提高,运行模式的复杂,变流器运行过程中产生大量频谱复杂的非特征谐波,而绝大多数特征次谐波已经得到了有效抑制,过去常被忽略的非特征次如低次谐波、间谐波对系统产生越来越大的危害。如EAST装置在近些年的运行过程中观察到了幅值较大的二次谐波,远超国标限值。本文针对聚变电源系统出现的低次谐波和低频谐振现象,提出了一种谐振抑制型混合滤波方案,详细分析了其拓扑结构、深入研究了其控制策略并研制了试验实验平台,验证了提出方案的可行性,给大科学装置的应用提供了现实参考。本文主要研究内容和创新点如下:(1)详细分析了多种有源滤波器注入无源的方式,结合系统稳定性、可行性和经济性等多方面因素,依据聚变低频谐波发射和传导机理,提出了一种基于系统阻抗映射机理的新型谐振式混合有源滤波方案,建立了频带阻尼控制的数学模型,突破了无源滤波易谐振、有源滤波应用高压难的制约,同时解决了低次谐波和低频谐振抑制的问题。(2)通过对不同控制策略的数学模型分析,提出了一种基于多目标、多参考的低频复合矢量控制方法,根据该控制方法,建立了整个系统的电压前馈、直流稳压及指定次谐波电流分频无静差跟踪的控制模型,保证了混合有源滤波方案滤波效果,同时极大的增强了系统的鲁棒性。(3)深入研究了目前业界常用的谐波检测方法的适用性,指出了基于傅里叶变换原理、坐标变换原理及其它自适应等算法的不足,结合改进型有限冲击数字滤波及比例—谐振选频方法,提出了一种高精度快响应的综合谐波检测算法。(4)针对磁约束聚变装置磁体电源系统的阻抗频率特性及变流器低次谐波特征,设计了谐振抑制型混合滤波装置的实验平台,验证了提出的拓扑方案和控制、检测方法的正确性,为聚变应用提供了重要参考。
参考文献：
[1]. 并联混合型有源电力滤波器抑制谐波谐振方法研究[D]. 毛晓英. 武汉大学. 2004
[2]. 宽频域多类型谐波理论分析及治理方法研究[D]. 刘定国. 湖南大学. 2016
[3]. 基于DSP的混合型有源电力滤波器研究[D]. 余意. 中南大学. 2009
[4]. 基于单周控制理论的有源电力滤波器与动态电压恢复器研究[D]. 李承. 华中科技大学. 2005
[5]. 并联混合有源电力滤波器的谐波抑制研究[D]. 杨波. 广西大学. 2008
[6]. 电能质量综合控制系统的研究[D]. 钱众林. 中南大学. 2005
[7]. 一种混合型有源电力滤波器的研究与仿真[D]. 任顺英. 西安科技大学. 2005
[8]. 并联电容器组与新型有源电力滤波混合补偿系统应用研究[D]. 王宏. 华北电力大学（北京）. 2004
[9]. 发电厂厂用电系统谐波监测与抑制[D]. 史朝晖. 山东大学. 2005
[10]. 谐振抑制型低频混合滤波装置关健技术研究[D]. 卢晶. 中国科学技术大学. 2018
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