三相四线有源电力滤波器调制策略研究

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1、硕士学位论文三相四线有源电力滤波器调制策略研究StudyontheModulationStrategyofThree-phaseFour-WireActivePowerFilter作者：刘马隆导师：周娟教授中国矿业大学二○一五年四月中图分类号TN713学校代码10290UDC621.3密级公开中国矿业大学硕士学位论文三相四线有源电力滤波器调制策略研究StudyontheModulationStrategyofThree-phaseFour-WireActivePowerFilter作者刘马隆导师周娟教授申请学位硕士学位培养单位信电学院学科专业电气工程研究方向电能质量控制答辩委员会主席郝继飞

2、评阅人二○一五年四月论文审阅认定书研究生刘马隆在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢感谢我的导师周娟教授在我三年的研究生生涯当中给予我的悉心教导。在我硕士学习期间，周娟老师一直给予我耐心的指导、鼓励和支持，为我提供了很多宝贵的学习机会，给我的学习生涯指引了方向。周娟老师渊博的学识、严谨的治学态度、敏锐的科学洞察力以及对科研和育人事业的热情，都使我深受感染并且受益终生。在此，谨向我的

3、导师致以深深的敬意。感谢杜少通博士、魏琛、陈映以及实验室的同学们，他们在理论推导和实验调试等方面的工作中给予了我很大的帮助，谢谢他们的大力支持。感谢我的朋友们对我的理解，是他们让我的求学之路变得多姿多彩。感谢一直以来在生活和学习中对我默默支持的家人，他们不计回报的付出我一直铭记于心，谨将本文献给他们，感谢他们一路上的陪伴。感谢各位专家在百忙之中对本论文的审阅和指导。摘要有源电力滤波器(ActivePowerFilter,APF)可有效补偿供电系统中的谐波和无功。有源滤波系统中，调制策略的优劣将直接影响系统的补偿效果，本文以三相四线有源电力滤波器为研究对象，对其三种主电路拓扑的调制策略展开研

4、究。三相四线APF系统中，两电平四桥臂变流器因其对中线电流的灵活控制，得到了广泛关注。两电平四桥臂变流器传统的调制策略需计算的变量多、过程复杂，针对这一缺陷本文提出基于ghγ坐标系的三维空间矢量调制(3-dimensionalspacevectorpulsewidthmodulation,3D-SVPWM)策略。该调制策略的特点是，矢量的选择和作用时间的计算均可由一组中间变量完成，简化了计算过程。仿真和实验结果证实了该调制策略的正确性和有效性。电压等级较高或对补偿效果要求较高的场合，三相四线APF系统更宜于采用三电平电容中点式和四桥臂式变流器。本文针对三电平电容中点式变流器，利用参考电压分

5、解的方法，给出ghγ坐标系下的调制策略，该策略分为gh平面和γ轴两部分，在gh平面上采用参考电压分解的方法完成三电平调制，γ轴上根据参考矢量的γ轴分量对小矢量冗余的开关状态进行作用时间修正。电容中点式的结构特点使变流器中点电位控制的难度增加，本文利用中点控制度的概念，将16种状态分为7个等级，以此选定含有冗余的矢量开关状态，抑制中点电位的偏移。仿真和实验结果验证了调制策略与中点电位控制策略的有效性。三电平四桥臂有源滤波装置具有补偿效果好、控制灵活的优势，但由于主电路基矢量过多，变流器调制策略的简化成为其推广的关键。本文提出了基于参考电压分解的3D-SVPWM调制策略，根据界定平面确定起始矢

6、量，将三电平四桥臂调制简化为矢量修正和两电平四桥臂调制两个环节。基于两电平四桥臂简化算法对三电平四桥臂变流器的调制过程进一步简化，利用三相参考电压判定矢量所在区域和界定平面平面函数，提出三电平四桥臂变流器的简化调制算法，该简化算法可直接根据三相参考电压确定各桥臂的状态切换时刻。在中点电位控制方面，本文根据电荷平衡的原则，调整冗余开关状态的作用时间，针对变流器桥臂状态切换时刻进行调整，提出适用于三电平四桥臂变流器的中点电位控制策略。将三种调制策略分别应用于三相四线APF系统当中进行仿真，验证调制策略有效的同时，对三种有源滤波装置的补偿效果进行对比和分析。关键词：有源电力滤波器；3D-SVPW

7、M；中点电位控制；参考电压分解IAbstractTheharmonicandreactivepowercanbecompensatedbyusingactivepowerfilter(APF).IntheAPFsystem,thecompensationeffectcouldbeinfluencedbythemodulationstrategy.Thisthesistookthethree-phasefour-wireA