基于空间矢量模型预测控制的有源电力滤波器研究

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1、硕士学位论文基于空间矢量模型预测控制的有源电力滤波器研究作者姓名李德燚学科专业电力电子与电力传动指导教师杨苹教授所在学院电力学院论文提交日期2015年6月ResearchandDesignofActivePowerFilterBasedonSpaceVectorModelPredictiveControlADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiDeyiSupervisor：Prof.YangPingSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：

2、TM46学校代号：10561学号：201220111150华南理工大学硕士学位论文基于空间矢量模型预测控制的有源电力滤波器研究作者姓名：李德燚指导教师姓名、职称：杨苹教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：电力电子与电力传动研究方向：电力电子系统分析与控制论文提交日期：2015年4月24日论文答辩日期：2015年6月8日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：张淼委员：杨苹康龙云陈世元柳明华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含

3、任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日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，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于

4、：□保密，在年解密后适用本授权书。□不保密,同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：指导教师签名：日期作者联系电话：电子邮箱：联系地址(含邮编)：I摘要随着现代工业技术的发展，电力系统中非线性负载逐渐增加，给电网注入了大量的谐波电流，电能质量问题日益严重。与无源滤波器相比，有源电力滤波器(activepowerfilter,APF)凭借其高度的可控性和良好的补偿性能成为研究的

5、热点。目前，有源电力滤波器的控制方法多种多样，其中，模型预测控制以其参数易于设计，动态响应快，易于应用非线性系统等特点被广泛关注，具有广阔的应用前景，但传统模型预测控制同时存在开关频率不固定、有差控制方式等缺点，严重限制了模型预测控制的发展。为此，本文提出基于空间矢量模型预测控制的有源电力滤波器作为研究课题。本文研究的内容主要有：1、在分析目前有源电力滤波器主要拓扑的基础上，并考虑到LCL滤波器比L滤波器具有更强的滤波能力和更小的体积，确定基于LCL滤波的三相并联型有源电力滤波器的拓扑结构，阐述其工作原理，分别建立了系统在abc坐标系、坐标系、dq坐标系下的数学

6、模型，由于坐标系下的变量不存在耦合关系，易于分析，选取坐标系下数学模型作为空间矢量模型预测控制分析的基础。2、重点研究了有源电力滤波器中首要关键技术谐波检测技术。详细分析了工程上目前广泛应用的两种方法，即基于傅里叶分析的谐波检测法和基于同步坐标变换(synchronousreferenceframe,SRF)的检测法，并针对傅里叶分析法存在计算量大、计算突变负载谐波有延时和传统同步坐标变换检测法不能检测任意次谐波的缺点，在传统同步坐标变换检测法的基础上提出基于广义同步旋转坐标变换的检测法，该方法不仅能准确检测出任意指定次数的谐波，还能准确检测出无功分量，并且

7、具有计算量小，快速响应等特点。3、重点研究了有源电力滤波器中另一关键环节逆变控制环节。本文采用电流内环电压外环双闭环控制策略，其中，电流内环控制采用基于电压空间矢量的模型预测控制，采用空间矢量调制(SVPWM)控制与有限控制集模型预测控制(finitecontrolsetmodelpre-dictivecurrentcontrol,FCS-MPC)相结合的原理，通过改进的模型预测控制来减少计算量，然后针对模型预测控制本身存在的开关频率不固定、对器件要求高、有差控制方式等缺点，结合两者控制的特点提出基于空间矢量的模型预测控制。该控制方法具有直流侧电压利用率高、开关