一种新型有源电力滤波器的研究

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1、硕士学位论文一种新型有源电力滤波器的研究ResearchonaNewTypeofActivePowerFilter作者：陈建宇导师：张晓副教授中国矿业大学二〇一五年六月中图分类号TM46学校代码10290UDC621.3密级公开中国矿业大学硕士学位论文一种新型有源电力滤波器的研究ResearchonaNewTypeofActivePowerFilter作者陈建宇导师张晓副教授申请学位工学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网动态补偿答辩委员会主席评阅人二○一五年六月论文审阅认定书研究生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

2、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张晓副教授的指导下完成的，在我的三年硕士学习期间，导师一直给予我学业上的精心指导，提供给我很多锻炼和学习的机会。师从三载，收获颇丰，感触亦深。张晓老师渊博的知识、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敬意。感谢研究所谭国俊教授、何凤有教授以及邓先明教授，为我们的科研实践提供了支持。特别感谢张辉老师、张传金师兄、王珂师兄以及刘艳英师姐在研究生三年期间对我学习和生

3、活上的关心和照顾，感谢课题组同学安琪、徐欢庆、呼小亮、谢钊文、陶梦江以及实验室同学郑菲菲、付文波、李学锋等给予我的帮助，感谢师弟史经丛、梁辰和其他师弟师妹在写论文期间给予无私的帮助。感谢南京航空航天大学研究生王志辉同学在我整个论文撰写过程中给予的鼓励和帮助。感谢我的室友李艳和周贤姣三年的陪伴，还有对我无微不至的关心。特别感谢我最深爱的父母，感谢他们一直以来对我精神和物质的支持，让我在漫长的求学路上没有后顾之忧。每每在我遇到困惑的时候开导我、鼓励我，他们是我人生中最坚实的后盾。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！摘要有源电力滤波器（ActivePower

4、Filter，APF），因其具有可同时补偿谐波和无功功率、滤波性能不受电网参数影响、可靠性高、补偿效果好等多种优点而被广泛地应用于各种工业领域以及电力系统中。目前使用较多的是传统的含有谐波检测的有源电力滤波器，由于传统APF系统中存在谐波检测以及谐波跟踪控制模块，结构较为复杂，补偿性能也受到多方面的限制，同时成本也较高。本文将研究一种基于间接电流控制方法的无谐波检测APF，它不需要进行谐波检测，而是直接提取电网侧电流，再使用控制器对电流进行控制以实现谐波补偿。在确定指令电流时，需要进行电压相角检测，考虑到三相电网电压往往存在不平衡现象，本文采用基于正弦幅值积分器的电网正序基波电压相角的检测方

5、法。间接电流控制方法包含两个控制环：电网电流控制内环和直流电压控制外环，电网电流内环使用PI-VPI控制器来调节电网电流，直流电压外环控制器旨在保持APF直流侧电压恒定不变，采用简单的PI调节器来实现。APF常用的拓扑结构为三相六开关，三相六开关结构中三个桥臂均由开关管组成，成本较高，且开关损耗较大。将其三相桥臂中的一相换成电容桥臂，使得需要控制的开关数量由6个降到4个，由此构成了三相四开关APF。减少开关数量能够降低开关损耗，同时也能够减少APF功率开关器件的成本和散热成本。三相四开关拓扑直流侧两个电容上存在电压偏差，采用具有电压补偿效应的等效SVPWM调制方法可以减小电压偏差对APF输出

6、电流的影响。本文将三相四开关拓扑与无谐波检测APF结合起来，是非常经济的谐波抑制方案。最后，通过MATLAB/Simulink仿真软件分析验证了本文所研究的新型APF的可靠性与有效性，并通过实验平台对部分理论进行了实验验证。该论文有图67幅，表11个，参考文献76篇。关键词：有源电力滤波器；无谐波检测；PI-VPI控制器；三相四开关；直流侧电压控制IAbstractActivepowerfilteriswidelyusedinvariousindustrialfieldsandthepowersystemsforitsadvantagesofcompensatingharmonicandre

7、activepoweratthesametime,filterperformancenotaffectedbygridparameters,highreliabilityandgoodcompensationeffect.Atpresent,traditionalAPFwithharmonicdetectionisappliedmost.However,thesystemoftraditionalAPFcon