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随着电网中电力电子装置和非线性负荷的不断增加,电网谐波问题日益严重,对电力系统的安全、优质、经济运行构成潜在的威胁,给周围电气和电信环境带来极大的污染,因此有源滤波技术作为解决谐波污染的有效方法得到了广泛的关注。本文针对SHAPF混合有源电力滤波器,分别采用等效输出建模法和开关函数建模法,建立了等效线性和非线性模型,并研究了分别适用于两种不同模型的控制方法,最后给出了该类型混合有源电力滤波器的参数设计方法,提出了一种先进的数字控制器硬件和软件设计方案。
主要工作包含以下内容:
(1)介绍电网谐波的产生及危害、有源滤波技术的研究现状,介绍了混合型有源电力滤波器的各种拓扑结构及特点,分析了有源电力滤波器中常用的各种检测与控制方法及其优缺点。
(2)采用等效输出建模法,将逆变器等效为流控电压源,得到SHAPF混合有源电力滤波器的线性等效电路,并分析了基于该模型的三种控制策略的原理及特点,研究直流侧电容电压波动原因,并给出了一种电压稳定控制方法,最后给出了基于该模型的三角波调制控制方法。
(3)采用开关函数建模法,分别建立SHAPF混合有源电力滤波器在abc坐标和dq旋转坐标下的非线性模型,并根据变结构控制原理和一般设计方法,提出了一种变结构控制方法,分析了该控制方法的稳定性。
(4)根据SHAPF混合有源电力滤波器原理,设计各主要组成部分的参数,采用Matlab仿真软件研究了两种控制方法,验证了两种控制方法的有效性。
(5)提出了一种基于双CPU的数字控制器的设计方案,并给出了硬件和软件的详细设计。