基于切换系统理论有源电力滤波器控制策略及仿真研究

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1、学位论文原创性声明IllfllIllllIIllUllIIIIIIIlY2312534本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：绣恁日期：wf乡年6月争日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规

2、定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：、桃日期：7纠多年f月红日摘要随着电力系统中电力电子装置等非线性负载的广泛应用，电网中的谐波污染越来越严重，这和现代工业对高质量电能的需求是相矛盾的。谐

3、波污染已经成了一个亟待解决的问题。有源电力滤波器(ActivePowerFilter,APF)可以有效的抑制谐波、改善电能质量。利用有源电力滤波器来提高电能质量已经成为治理电力系统中谐波污染的一个重要的发展方向。因此对有源电力滤波器的进行建模分析并研究其新型的电流检测算法和电流跟踪控制策略，对于提高其补偿性能有着非常重要的意义。本文所做的工作包括如下几点：(1)基于切换系统理论通过对APF主电路的分析，建立了并联型三相三线制APF的切换动态模型。从APF非线性特性出发，通过引入开关函数的概念建立了APF

4、切换动态模型，使APF主电路不同开关模态对应的微分方程有一个统一的数学表述。根据APF的控制目标，建立其误差切换仿射线性系统模型。(2)分析了基于瞬时无功功率理论的P．q和易．岛谐波电流检测算法基本原理，通过仿真分析了低通滤波器参数的选择对谐波检测结果的影响，并指出了P—q电流检测方法在电网电压发生畸变时检测结果存在较大误差的问题。随后又分析了同步坐标变换谐波电流检测算法的基本原理，通过仿真验证了该方法谐波检测的效果，并指出该检测方法和易．如谐波电流检测方法之间的联系。(3)提出一种基于切换系统理论的电

5、流跟踪控制策略。根据切换系统稳定性理论和空间电压矢量分析法证明了系统的二次稳定性，并设计了相应的切换控制序列。考虑到控制器的数字化实现，建立了APF的离散线性切换系统模型，提出了在采样周期内使系统性能最优的切换控制策略。仿真结果表明该控制策略能够实现对指令电流的精确跟踪，降低功率器件的开关频率，有效提高系统的动态性能。(4)基于SimPowerSystem的有源电力滤波器仿真存在代数环、仿真耗时长、占用资源多等问题，通过对并联型三相三线制APF的切换子系统进行动态分析，提出一种新的APF仿真方法。利用S

6、imulink搭建切换子系统的仿真模型，整合后建立了APF主电路的统一模型。将APF视为离散事件动态系统，基于统一仿真模型和有限状态机理论，结合StateFlow模块实现APF的动态仿真。仿真结果表明，该方法可以充分反映APF的动态特性，有效解决了代数环问题，大大提摘要高了仿真效率，为APF性能分析和控制器验证提供了新的途径。关键词：有源电力滤波器；谐波检测；电流跟踪控制：切换系统理论；切换序列；仿真方法IIAbs仃actAbstractWkhwideapplicationofnonlinearload

7、s，suchaspowerelectronicdevices，etc，inpowersystem，theharmonicpollutioninpowergridbecomemoreandmoreserious．Itiscontradictorytothedemandsforhighqualityelectricityofmodemindustry．Theharmonicpollutionhasbecomeaseriousproblemtobesolved．ActivePowerFilter(APF)Ca

8、neffectivelysuppressharmonicandimprovepowerquality．Ithasbecomeanimportanttendencytoimprovepowerq砌埘andmanagetheharmonicpollutioninthepowersystemusingActivePowerFilter．Soitisveryimportantandnecessarytoimproveitscompensationp