二极管箝位多电平有源电力滤波器及其控制系统研究

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1、万方数据国内图书分类号：F407．6国际图书分类号：621．3西南交通大学研究生学位论文二极管箝位多电平有源电力滤波器及其控制系统研究年级三QQ盍级姓名筮湿簦申请学位级别蝗±专业电力丕统区墓自动丝指导老师直佳邀教拯二O一四年七月六日万方数据ClassifiedIndex：F407．6U．D．C：621．3IUlIUIIIIllllIIIIY2814920SouthwestJiaotongUniversityDoctorDegreeDissertationACTVIEPOWERFILTERBASEDONMULTI．LEVELDI

2、ODE．CLAMPEDCIRCUITSANDCONTROLSGrade：Candidate：AcademicSpecialty：Supervisor：2006ZhuHaiFengDegreeAppliedfor：PH．DElectricPowerSystemandItsAutomationProf．GaoShiBinJul．6，2014万方数据西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并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。本人授权西南交

3、通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密口，使用本授权书。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：如晦锋指导老师签名：1日期：劢哗、7．I乙袭吖日期：为哏7．f乙万方数据西南交通大学博士学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。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己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集

4、体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下：1．研究了二极管箝位多电平主电路的大容量有源电力滤波器，在现有开关器件耐压和电流容量条件下成倍提高了有源电力滤波器系统的接口电压和容量等级，同时保证其良好的谐波治理能力，完成了二极管箝位多电平有源电力滤波器主电路的理论分析、仿真与小容量实验，验证了设计的控制算法有效性和谐波补偿系统的动静态性能。2．给出了一种电压矢量空间的有源电力滤波器控制算法，在有功与无功电流解耦控制的基础上，实现了谐波电流的电压矢量电压控制。通过将谐波电流指

5、令变换为输出端电压空间，可直接应用于电压型多电平有源电力滤波器的输出电压控制与空间电压矢量调制算法。3．提出了一种具有均压功能的多电平SVPWM快速算法，可有效地解决多电平变换器多个直流电容电压不平衡的问题。同时，在口’侈’坐标系下的快速算法结构极大地降低了其数字化定点计算的计算强度，保证了该算法在最高31电平应用中的有效性和实时性。4．提出了一种基于单电感电路的直流电容电压的均压电路。该电路中的开关器件通过不同周期的导通与关断组合，可以在多个直流电容与均压电感间构成多组电流流通回路，为各直流电容储存的能量提供了交换通路。均压

6、电路利用了均压电感的储能特性，在前一个开关周期为电压最高的电容提供放电回路，在后一个开关周期为电压最低的电容提供充电回路，多次均压操作后可实现所有电容的均压，从而保证了二极管箝位多电平变换器在任意调制深度和功率角度条件下都能够正常工作。学位论文作者黧楷珞日期：1为l够7．侈万方数据西南交通大学博士研究生学位论文第1页摘要有源电力滤波器是柔性交流输电系统中的一种重要装置，其主电路采用电力电子变换器结构，可快速响应负载电流的变化，实时补偿谐波电流和无功电流，有效抑制电流尖峰及其在其它设备上造成的过压过流现象，是解决供电系统中谐波畸

7、变、提高电能质量的技术装备。目前，受限于电力电子器件的电压电流容量，高压大容量有源电力滤波器的研究与应用还较少，多电平有源电力滤波器的研究处于起步阶段。基于二极管筘位多电平主电路结构的变换器的容量和电压等级可以较传统的两电平结构成倍提高，极大地拓展了该拓扑结构在高压大容量电能变换领域的应用范围，成为当前电力电子技术及其应用的研究热点之一。在此背景下，本文就有源滤波系统中二极管箝位多电平变换器的结构、工作原理及其控制等方面进行了研究，主要研究工作如下：(1)分析了多电平主电路结构的有源电力滤波器的基本结构及其工作原理，对二极管箝

8、位多电平变换器主电路进行了数学建模，通过坐标变换推导出该变换器主电路在三相和dq坐标系下的等效电路。在此基础之上利用有功／无功解耦控制实现变换器在有源电力滤波应用中的有功／无功功率的平衡控制与直流电压的稳压控制，通过计算机仿真验证了系统模型的正确性及控制策略的有效性。(2)给