有源电力滤波器谐波检测与控制算法的研究

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随着社会发展,大家对电这个大能源要求更高了,就它的质量来说也需要相应提高要求。在供电系统中,为了保证供电的稳定性,一般希望机组发出对称三相电压电流,即电压电流为恒定频率的正弦波,从而减少负荷变化对电能质量造成的影响。可因随着电力电子非线性器件装置在电力系统里被使用,严峻的谐波问题就带入电网了,电能的质量就没了保障,所以为了电力系统中电气设备获得优良的电能质量,必须采取高效快捷的措施来抑制谐波污染。有源电力滤波器(Active Power Filter, APF)具有实时跟踪补偿、动态稳定性能好、高补偿精度等优点,可信息处理会造成补偿滞后,如何控制变流器器件的开关动作,消除补偿滞后,仍然是APF需要研究的关键技术。本文针对要研究设计的是三相并联型APF,研究设计地方面可以概括为三个模块,即谐波的检测、电流的补偿、及最后的电容控制模块;这个谐波检测的模块最终选的瞬时无功功率理论的ip-iq检测法;电流补偿模块本文提出了超前两拍重复控制预测算法来预测谐波电流,进而计算出指令电压。这里提出的改进方法可以使预测精度有所提高,更好的解决了谐波补偿中由于存在延时补偿而使补偿后的电网依然存在大量谐波的问题。想要让补偿电流平稳准确的输出,就要提供个稳定的运行环境,因此这部分直流侧电容电压控制部分设计在能量平衡的基础上加PI控制,把直流侧的电容电压稳在一个固定范围。同时为监测电能质量,本文将加布莱克曼窗的双谱线插值改进FFT算法用于嵌入式,对插值函数结构复杂难于求解的问题,将数学方法三次样条插值拟合函数引入求多项式,不仅降低复杂度也提升了谐波分析准确度。这就可以监控有源电力滤波器的谐波补偿能力,去对于超出检测补偿能力的部分以进行后续的改进调整。最后用上MATLAB/Simulink仿真平台建立整个有源滤波系统去仿真,第一步就将本文改进的重复预测算法与拉格朗日插值算法在谐波预测精度方面去比对,仿真结果在误差精度上验证了超前两拍重复预测算法的优越性,然后对设计的有源电力滤波器进行整体建模仿真,分别在负载稳定和负载突变的情形下验证了本文中各个控制部分组成的有源电力滤波器谐波补偿系统的准确快速性。
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