有源调谐滤波器柔性过电流保护的研究

摘要

采用兼有无源滤波器和有源电力滤波器二者优点的混合电力滤波器是谐波抑制的一个重要趋势。本文针对一种新型混合电力滤波器即有源调谐混合电力滤波器(ATHPF)的特点,提出了柔性过电流保护控制策略,其目的在于使该滤波器具有发生短暂的谐波过电流时,不需要切除滤波器就能抑制谐波过电流,而谐波过电流消失后叉恢复调谐滤波的功能。从而使得该滤波器更具实用性。
　　本文分析了ATHPF滤波支路谐波过电流产生的机理,并在深入分析ATHPF工作原理和调谐控制原理基础上,提出了柔性过电流保护控制策略,详细介绍了柔性过电流保护控制策略的工作原理和控制方式,同时分析了柔性谐波过电流保护控制策略和调谐控制策略的统一性。此外,通过系统频域模型的传递函数分析了该滤波嚣的谐波过电流保护特性。控制失谐度参考值为适当值是保证该滤波器具有良好谐波过电流保护性能的一个重要因素。本文通过建立失谐度值和滤波支路电流的函数,进行了过流控制器的PI参数整定,从而获得了适当的失谐度参考值。建立了基于PSIM环境的系统仿真模型,在不同工况下对控制策略进行了仿真研究,验证了柔性谐波过电流保护控制策略的正确性和可行性。在上述理论研究基础上,本文还介绍了基于谐波过电流保护控制策略的ATHPF实验系统,主要包括:晶闸管投切滤波器(TSF)的电路设计和软件设计;有源调谐滤波系统的主电路设计、控制系统设计及其软件设计。其中,软件设计主要包括中断系统程序、A/D采群程序、谐波检测程序、柔性过电流保护控制策略程序以及PWM控制程序。实验结果表明,本文研究的柔性过电流保护控制策略不仅可以在不失去无功补偿和谐波抑制功能的前提下实现对选择性谐波过电流保护的功能,而且能够在过电流消失后自动恢复滤波器的良好滤波状态。

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1绪论

1.1研究背景

1.2谐波过电流对滤波装置的危害

1.3抑制谐波过电流的重要性

1.4国内外研究进展

1.5课题研究的主要内容

2有源调谐滤波器的调谐和保护原理

2.1有源调谐滤波器的调谐滤波原理

2.2有源调谐滤波器的柔性过电流保护原理

2.3本章小结

3有源调谐滤波器的保护特性

3.1系统的频域数学模型

3.2谐波过电流柔性保护特性

3.3过流控制器的PI参数整定

3.4本章小结

4 柔性过电流保护控制策略的仿真研究

4.1系统仿真主要参数的计算

4.2系统仿真模型的建立

4.3仿真结果与分析

4.4本章小结

5有源调谐滤波器的实验系统设计

5.1有源调谐滤波器的主电路设计

5.2晶闸管投切滤波器(TSF)的设计

5.3有源调谐滤波器控制系统设计

5.4有源滤波系统软件设计

5.5本章小结

6 ATHPF实验结果及分析

6.1 TSF投入滤波器的实验结果

6.2 谐波过电流保护效果

6.3本章小结

7 结论与展望

致谢

参考文献