基于级联h桥的有源电力滤波器装置的研究

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1、申请上海交通大学工学硕士学位论文基于级联H桥的有源电力滤波器装置的研究学校：上海交通大学院系：电子信息与电气工程学院学科专业：电气工程作者姓名：刘文亚导师姓名：姚钢副研究员上海交通大学电子信息与电气工程学院2014年12月AThesisSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterResearchonActivePowerFilterBasedonCascadedHBridgesAuthor:WenyaLIUSpecialty:ElectricalEngi

2、neeringAdvisor:AssociateProf.GangYAOSchoolofElectronicInformationandElectricalEngineeringShanghaiJiaoTongUniversityShanghai,P.R.ChinaDecember,2014上海交通大学工学硕士学位论文摘要基于级联H桥的有源电力滤波器装置的研究摘要随着现代工业化脚步的加快，电网里的非线性负载量也不断增多，导致谐波问题日益突出。有源电力滤波器作为一种电力电子器件能对谐波进行动态的补偿，被认为在电力系统中治理谐

3、波污染的最有效地手段，已逐渐成为一个研究热点。为了减小电网中非线性负载带来的谐波电流对电网质量的影响，本文研制了基于级联H桥的有源电力滤波器，它使用现代化的技术并且有着成熟的控制理论，在治理谐波方面有着重大的成效。本文首先介绍了谐波相关知识以及其抑制的主要手段，并分析了APF装置发展现状和特性等。然后详细地介绍了三种常用的谐波检测算法——基于傅里叶级数变换、基于瞬时无功功率理论、基于自适应算法的谐波检测方法，比较分析了这三种方法各自的优点和缺点。针对并联型单相和三相APF装置搭建数学模型，推导出了对应的电流跟踪策略。然后阐

4、述了基于级联H桥APF装置常规使用的PWM生成方式，研究了一种改进的载波层叠控制算法，使其既有载波移相使各功率器件开关均衡的优势，又有载波同层叠相优秀的谐波消除特质。对于级联H桥电容直流母线电压均衡控制，设计出一种能有效保证其保持均衡的算法，它分成两个模块：模块均值电压控制器和直流母线电压控制器。对实际应用中PWM驱动信号触发开关器件时的死区效应发生原理进行分析，研究了一种能有效抑制死区效应第5页上海交通大学工学硕士学位论文摘要的补偿算法，通过对等效的电压扰动值做一个前馈补偿达到补偿死区时间的目的。最后搭建了一个380V/

5、50A三单元H桥级联的单相APF实验样机装置，采用FPGA+DSP的控制平台，进行了两组对比试验：一是级联APF装置吸收或者发出固定的无功电流实验，二是级联APF装置对特定次谐波电流进行补偿的实验，并将开关频率5kHz和10kHz两种不同情况作为对照实验来分析APF装置的补偿效果，其结果也证明了本文所提出的相关理论的正确性。关键字：有源电力滤波器，总谐波失真，直流母线电压均衡，锁相环，死区补偿第6页上海交通大学工学硕士学位论文ABSTRACTResearchonActivePowerFilterBasedonCascade

6、dHBridgesABSTRACTAsmodernindustrializationisdeveloping,nonlineargridloadwillcontinuetoincrease,resultinginincreasinglyprominentharmonicproblems.Asapowerelectronicdevicethatcancompensateharmoniccurrentdynamically,activepowerfilterisconsideredtobethemosteffectiveway

7、tocontroltheharmonicpollutioninpowersystemandnowithasgraduallybecomeahotresearchtopic.Astoreducetheinfluenceofnonlinearloadharmoniccurrentinpowersystemonthequalityofpowergrid,thispaperdevelopedtheactivepowerfilterbasedoncascadedHBridges.Asitadoptsmodernpowerelectr

8、onicanddigitalsignalprocessingtechnologyandhavematurecontroltheory,APFbasedoncascadedHBridgescanplayanimportantroleinthegovernanceofharmonics.Thispaperf