基于切換系統(tǒng)理論的有源電力濾波器控制策略及仿真研究.pdf

1、隨著電力系統(tǒng)中電力電子裝置等非線性負載的廣泛應用，電網(wǎng)中的諧波污染越來越嚴重，這和現(xiàn)代工業(yè)對高質(zhì)量電能的需求是相矛盾的。諧波污染已經(jīng)成了一個亟待解決的問題。有源電力濾波器(Active Power Filter,APF)可以有效的抑制諧波、改善電能質(zhì)量。利用有源電力濾波器來提高電能質(zhì)量已經(jīng)成為治理電力系統(tǒng)中諧波污染的一個重要的發(fā)展方向。因此對有源電力濾波器的進行建模分析并研究其新型的電流檢測算法和電流跟蹤控制策略，對于提高其補償性能有著

2、非常重要的意義。本文所做的工作包括如下幾點:
　　 (1)基于切換系統(tǒng)理論通過對APF主電路的分析，建立了并聯(lián)型三相三線制APF的切換動態(tài)模型。從APF非線性特性出發(fā)，通過引入開關函數(shù)的概念建立了APF切換動態(tài)模型，使APF主電路不同開關模態(tài)對應的微分方程有一個統(tǒng)一的數(shù)學表述。根據(jù)APF的控制目標，建立其誤差切換仿射線性系統(tǒng)模型。
　　 (2)分析了基于瞬時無功功率理論的p-q和ip-iq諧波電流檢測算法基本原理，通過仿

3、真分析了低通濾波器參數(shù)的選擇對諧波檢測結(jié)果的影響，并指出了p-q電流檢測方法在電網(wǎng)電壓發(fā)生畸變時檢測結(jié)果存在較大誤差的問題。隨后又分析了同步坐標變換諧波電流檢測算法的基本原理，通過仿真驗證了該方法諧波檢測的效果，并指出該檢測方法和ip-iq諧波電流檢測方法之間的聯(lián)系。
　　 (3)提出一種基于切換系統(tǒng)理論的電流跟蹤控制策略。根據(jù)切換系統(tǒng)穩(wěn)定性理論和空間電壓矢量分析法證明了系統(tǒng)的二次穩(wěn)定性，并設計了相應的切換控制序列?？紤]到控制器

4、的數(shù)字化實現(xiàn)，建立了APF的離散線性切換系統(tǒng)模型，提出了在采樣周期內(nèi)使系統(tǒng)性能最優(yōu)的切換控制策略。仿真結(jié)果表明該控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)對指令電流的精確跟蹤，降低功率器件的開關頻率，有效提高系統(tǒng)的動態(tài)性能。
　　 (4)基于SimPowerSystem的有源電力濾波器仿真存在代數(shù)環(huán)、仿真耗時長、占用資源多等問題，通過對并聯(lián)型三相三線制APF的切換子系統(tǒng)進行動態(tài)分析，提出一種新的APF仿真方法。利用Simulink搭建切換子系統(tǒng)的仿真模型