105单相并联型有源电力滤波器及控制方法研究(1)

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1、河北工业大学成人高等教育毕业论文姓名：高文建学号：GD130034专业：电气工程及自动化题目：单相并联型有源电力滤波器及控制方法研究函授站：指导教师：王力评阅教师：完成日期2015年10月15日毕业设计评语III综合成绩：指导教师评语：成绩 指导教师(签字)： 评阅教师评语：成绩 评阅教师(签字)： 答辩小组评语：成绩 答辩小组负责人(签字)： 年月日III毕业设计摘要有源电力滤波器作为目前最有效的抑制谐波方法之一，研究的热点主要包括谐波电流检测算法和补偿电流控制方法两大部分。本论文重点研究了补偿电流控制方法和有源电力

2、滤波器主电路的设计。本文从电力系统谐波入手，在第1章中首先介绍了它的基本原理、起因、危害和标准。其次，介绍了谐波抑制的两种措施及其国内外研究现状。最后，阐述了本论文的课题来源和主要工作。本文在第2章对有源电力滤波器的分类和工作原理进行了详细的阐述，除此之外，还分别分析了带感性负载和容性负载的整流电路两种非线性负载。第3章的主要内容是谐波电流检测算法和补偿电流控制方法。其中，谐波电流检测算法详细介绍了基于鉴相原理的瞬时检测算法。补偿电流控制方法主要介绍了电流跟踪控制法和电压跟踪控制方法两种控制方法。电流跟踪控制方法主要介

3、绍了滞环控制法和三角波比较法。电压控制方法，在三相有源电力滤波器空间矢量脉宽调制方法的基础上，提出了一种单相有源电力滤波器（SingleActivePowerFilter,SAPF）的空间矢量电压控制法，这是本文的一个创新点。第4章主要内容是单相并联有源电力滤波器（Single-PhaseShuntActivePowerFilter,SPSAPF）的硬件电路的设计，主要包括主电路直流侧电容电压的选择和电容的选择以及电容两端电压的控制，主电路功率器件的选择，交流侧电感的选择以及控制系统硬件电路的设计。控制系统硬件电路的设

4、计主要包括控制电路、驱动电路、采样和保护电路的设计。第5章主要内容包括单相并联有源电力滤波器控制系统软件系统的设计和整个系统仿真模型的建立以及对仿真结果的分析，以验证整个系统的正确性。仿真结果表明，本文设计的有源电力滤波器不但能够实时检测谐波，而且能够对电网谐波和无功电流进行动态补偿，达到了谐波抑制的目的。最后，第6章对全文进行了总结。关键词谐波了有源电力滤波器仿真空间矢量电压控制法III目录1引言11.1研究背景11.2电力系统谐波11.2.1谐波的基本原理21.2.2谐波的起因41.2.3谐波的危害51.2.4谐波

5、标准61.3谐波的抑制方法及其国内外研究现状71.3.1谐波的抑制方法71.3.2有源电力滤波器的国内外研究现状82有源电力滤波器原理及非线性负载分析92.1有源电力滤波器分类及其工作原理92.1.1有源电力滤波器的分类92.1.2有源电力滤波器的基本原理112.2非线性负载分析132.2.1感性负载的整流电路分析132.2.2容性负载的整流电路分析163谐波电流检测和补偿电流控制方法183.1谐波电流检测算法183.1.1基于FFT的快速检测方法183.1.2基于鉴相原理的瞬时检测方法203.2补偿电流控制方法213

6、.2.1电流跟踪控制法223.2.2电压跟踪控制244有源电力滤波器的设计和电容电压的控制284.1主电路的设计294.1.1直流侧电容电压的确定294.1.2直流侧电容电压的控制29III4.1.3直流侧电容的选择314.1.4交流侧电感的选择334.1.5主电路功率器件的选择344.1.6主电路实物图与逆变波形图354.2控制系统硬件电路设计364.2.1控制电路364.2.2驱动电路374.2.3采样电路和保护电路385有源电力滤波器的软件设计和仿真395.1控制系统的软件设计405.1.1主程序405.1.2中

7、断子程序415.1.3PI调节子程序425.2单相有源电力滤波器的仿真研究425.2.1系统仿真模型的建立435.2.2整个系统的仿真结果与分析45结论50参考文献52致谢54III13级函授本科毕业论文第54页共54页1引言1.1研究背景自从工业革命以来，人类的生活已经逐渐由农业为主转变为以工业为主。以工业为主的生活，大量使用化石燃料造成了全球的气候变化及温室效应，除了环境污染的压力外，人类还将面临未来化石燃料的缺乏问题。为了解决环境污染和资源短缺的问题，专家们把目光转向了可再生能源发电。可再生能源发电是将太阳、风、

8、地热、海洋等所产生的天然能源转化为电能。此类能源与化石能源相比较，具有低环境污染、可循环利用的优点。在中国许多地方，比如内蒙西部、新疆南部、甘肃西部、青藏高原等地的日照和风能都很丰富。若能将太阳能和风能发电系统推广普及于家庭、学校、工厂等地方，则既能解决环境污染的问题，还能解决资源短缺的问题。并且有资料显示几十年之后，风能和太阳能