基于变饱和柔性变结构控制器的并联型有源电力滤波器研究

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1、密级：公开论文类型：应用研究工程硕士学位论文基于变饱和柔性变结构控制器的并联型有源电力滤波器研究ResearchonShuntActivePowerFilterBasedonVariableSaturationSoftVariableStructureController培养单位：电气与电子工程学院专业领域：电气工程学生姓名：解天宇校内导师：王硕禾教授校外导师：张琳娜高工二○一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注

2、和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印

3、、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要非线性负载的广泛使用导致的谐波与无功问题降低了电网的电能质量，威胁了电力系统运行的安全性与稳定性。因此，有源电力滤波器（APF，ActivePowerFilter）以它能够对电能质量动态调节的优点得到了极大的发展和广泛应用。本文以并联型APF为对象，进行了深入研究，文中所做研究如下。首先，对并联型APF常见的拓扑结构进行了介绍，在此基础上推导了三相三线制以及三相四线制

4、APF的数学模型，并对其进行解耦以方便对控制环节的设计。然后，对三相三线制APF的谐波检测方法进行了研究，以此为基础将瞬时无功检测法推广到三相四线制APF谐波检测环节，得到零线电流分离法和iii--法两种检测方法。对几种谐波检测方法进行对比仿真实验，并对实验结果pq0进行分析。再次，研究并联型APF常用的电流跟踪控制方法，讨论了PI控制方法的参数计算。针对PI控制方法跟踪速度慢且具有稳态误差，不能适应多输入、多输出、强耦合APF系统的缺点，采用了一种基于变饱和柔性变结构控制（VariableSa

5、turationSoftVariableStructureControl）理论的控制器。在三相三线制以及三相四线制APF系统中对变饱和柔性变结构控制器进行了仿真实验，证明了此方法的有效性。最后，设计并联型APF硬件试验平台。分别完成了包括主电路设计、器件选型、辅助电路设计在内的硬件设计以及包括主程序、子程序在内的软件设计。搭建了三相三线制APF实验平台，在三相不控整流桥带阻感负载以及实验室复杂混合负载条件下进行了硬件实验，分析了实验结果。实验结果表明，采用变饱和柔性变结构控制器的有源电力滤波器在

6、三相不控整流桥带阻感负载条件下和真实的复杂负载条件下均能够取得理想的补偿效果，证明了变饱和柔性变结构控制器在实际应用过程中的有效性与实用性。关键词：电能质量；有源电力滤波器；非正弦系统无功功率补偿；瞬时无功理论；变饱和柔性变结构控制AbstractThewidespreadofalargenumberofnonlinearloadsleadstoharmonicandreactivepowerproblems,whichreducesthepowerqualityofthepowergridan

7、dthreatensthesafetyandstabilityofpowersystemoperation.Therefore,theactivepowerfilter(APF)hasbeengreatlydevelopedandwidelyusedduetoitsadvantagesofdynamicregulationofpowerquality.Inthispaper,ashuntAPFhasbeenstudiedasfollows.Firstly,thispaperintroducedt

8、hecommontopologyofshuntAPFanddeducedthemathematicalmodelsofthree-phasethree-wireandthree-phasefour-wireAPF.Andlaidthefoundationforthedesignofcontrolstrategybydecouplinganalysis.Secondly,theharmonicdetectionmethodofthree-phasethree-wireAPFwasstudied.O