有源電力濾波器直流側(cè)電容電壓控制及軟起動(dòng)研究.pdf

1、當(dāng)前，電力電子技術(shù)以安全、節(jié)約、方便等特點(diǎn)，以快速可控的電能變換為研究和使用對(duì)象，越來越多地應(yīng)用到工業(yè)控制領(lǐng)域，大大地提高了人們生活水平的舒適性。但由于其中相當(dāng)一部分非線性負(fù)載中含有諧波，給工業(yè)、居民日常生活需要等供電質(zhì)量安全造成了嚴(yán)重的污染。APF(Active Power Filter,有源電力濾波器)可以有效改善電能質(zhì)量，在抑制動(dòng)態(tài)諧波和補(bǔ)償無功方面效果顯著。APF投入電網(wǎng)時(shí)系統(tǒng)存在電壓沖擊和電流沖擊問題。由于APF系統(tǒng)復(fù)雜性，需

2、要更為先進(jìn)、有效的控制策略。對(duì)APF進(jìn)行軟啟動(dòng)設(shè)計(jì)可以避免電壓沖擊和電流沖擊對(duì)系統(tǒng)的影響。針對(duì)傳統(tǒng)PI控制的缺點(diǎn)，本文提出專家PI控制和多PI控制兩種改進(jìn)型算法。與傳統(tǒng)PI控制算法進(jìn)行比較，仿真結(jié)果表明兩種方法更具有效性和優(yōu)越性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴以三相電壓型APF為例，介紹了APF的分類、系統(tǒng)構(gòu)成及原理，分析常用的諧波檢測(cè)方法并重點(diǎn)討論基于瞬時(shí)無功功率的諧波檢測(cè)。這些數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)及原理討論為控制策略及軟啟動(dòng)的研究奠定

3、了理論基礎(chǔ)。確定了交流側(cè)電感、直流側(cè)電容以及電容電壓等主電路參數(shù)的取值。⑵介紹直流側(cè)電容電壓控制的理論基礎(chǔ)（能量交換守恒定律），分析電壓波動(dòng)的原因，對(duì)直流側(cè)電容電壓PI控制作了詳細(xì)介紹，計(jì)算傳遞函數(shù)并給出參數(shù)計(jì)算方法。APF仿真模型基于常規(guī)PI控制實(shí)現(xiàn)對(duì)直流側(cè)電容電壓控制。⑶提出了一種改進(jìn)型專家PI控制，詳細(xì)論述了專家PI控制的組成、原理和PI參數(shù)調(diào)整規(guī)則，對(duì)該方法進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果表明，與常規(guī)PI控制下直流側(cè)電容電壓?jiǎn)?dòng)控制相比，改進(jìn)

4、型專家PI控制可以基本消除系統(tǒng)的超調(diào)量和振蕩。⑷分析APF軟啟動(dòng)的必要性，從硬件和軟件方面介紹幾種方法解決APF啟動(dòng)時(shí)的電壓過沖問題。從器件本身考慮，電容電壓取值越大，電壓沖擊越小，系統(tǒng)越穩(wěn)定。結(jié)合已有的方法，提出一種改進(jìn)型多PI控制器控制APF軟啟動(dòng)，并對(duì)該方法進(jìn)行仿真驗(yàn)證，該方法可以保證APF平穩(wěn)啟動(dòng)。通過與專家PI對(duì)比分析，得出兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。仿真結(jié)果表明，采用專家PI控制電容電壓?jiǎn)?dòng)效果好，設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，多PI控制選取參數(shù)少，