有源电力滤波器直流侧母线电压的优化控制研究

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1、硕士学位论文有源电力滤波器直流侧母线电压的优化控制研究ResearchonOptimalControlofDC-LinkVoltageforActivePowerFilter作者：安琪导师：谭国俊教授中国矿业大学二○一五年五月中图分类号TM46学校代码10290UDC621.3密级公开中国矿业大学硕士学位论文有源电力滤波器直流侧母线电压的优化控制研究ResearchonOptimalControlofDC-LinkVoltageforActivePowerFilter作者安琪导师谭国俊教授申请学位工学硕士培养单位信电学院学科专业电气工程研究方向电网动态补偿答辩委员会主席张晓评阅人

2、二○一五年五月论文审阅认定书研究生安琪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：年月日致谢本论文是在导师谭国俊教授的悉心指导下完成的，在整个论文的完成过程中，无论是在论文内容的构思、定稿、修正等各个环节，都得到了谭老师的无私帮助与鼓励。师从三载，收获颇丰，感触亦深。谭老师渊博的知识、丰富的实践经验以及开拓创新的精神和崇高的人格魅力，都给我以深深的教诲和鞭策。在此，谨向我的导师致以深深的

3、敬意。特别要感谢课题组何凤有老师、邓先明老师、张晓老师、张辉老师，在三年的学习和生活中给予的莫大关心与帮助。特别感谢张传金师兄和王珂师兄在研究生三年期间对我学习和生活上的关心和照顾，感谢课题组师兄黄落成、刘涛涛，师姐刘艳英，同学陈建宇、呼小亮、谢钊文、徐欢庆、李学锋，师弟史经丛在写论文期间给予我的诸多鼓励和支持，还要感谢课题组其他的师弟师妹们对我的无私帮助。我要把由衷的感谢献给我深爱的父母，感谢他们一直以来赐予我的无私关爱以及源源不断的精神动力，让我在孤独、漫长的求学路上专心学习，快乐生活。最后对各位评审老师表示衷心的感谢！谨以此文献给所有关心我的老师、亲人和朋友！摘要有源电力滤

4、波器（APF）凭借其良好的补偿性能和广泛的适用性，在各种工业应用领域倍受青睐。伴随补偿需求的提升，多电平技术得到快速发展，实用性最强的就是三电平逆变器在APF中的应用。它的应用不仅大大提高了装置容量，而且提高了谐波补偿效果和系统可靠性。而直流侧母线电压的稳定程度、谐波电流的检测精度都直接影响APF的功率损耗和补偿效果，因此本文主要对三电平有源电力滤波器的直流侧母线电压控制和谐波电流的检测进行了研究。本文首先介绍了APF的补偿原理以及传统的ip-iq谐波检测方法，讨论了直流侧与交流侧的能量交换机理。在此基础上，首先介绍了一种可以避免锁相环相位检测误差和低通滤波器延时长且存在误差影响

5、的新型的ip-iq检测法。仿真验证了该检测方法的良好效果。本文讨论了直流侧电压对APF功率损耗的影响以及直流侧电压对交流侧补偿性能的影响，并对直流侧电压波动进行了简单分析。进而推导了直流侧电压给定值的选取范围，并结合APF直流侧电压与网侧电压和系统补偿性能三者的关系，研究了一种直流侧电压给定值控制器。在传统PI控制基础上，融入模糊控制理论，实现了通过自适应的模糊控制器来保证直流侧母线电压的稳定性。探讨了直流侧电容和交流侧进线电感的选取方式。仿真验证了推导出的给定值范围的可参考性；电网电压波动时，该给定制控制器能够实现对APF补偿性能的优化；所设计的模糊控制器可以有效控制直流侧电压

6、稳定。本文通过分析在SVPWM调制算法下的中点电位不平衡成因，研究了一种基于模糊控制的中点电位平衡控制策略。通过模糊控制产生平衡因子f来实时调整输出正负小矢量的作用时间，从而达到中点电位的动态平衡。文章最后，给出了实验平台的整体结构，对部分理论进行了实验验证，证明了文中控制方法的合理有效性。该论文有图60幅，表15个，参考文献101篇。关键词：APF；ip-iq谐波检测；直流侧电压控制；中点电位控制；模糊控制IAbstractActivePowerFilter(APF)iswidelyusedinvariousindustrialfieldsbasedonitsgoodcompe

7、nsationperformanceandwideapplicability.Withtheincreasedcompensationdemandandtherapiddevelopmentoftechnologyofmultilevel,themostpowerfulpracticalityistheapplicationinthethree-levelneutral-point-clampedinverters.Itsapplicationdoesnotonlyimprove