三相四线制并联有源滤波器若干问题的研究-电力电洗子与电力传动专业毕业论文.docx

西南交通大学博士学位论文创新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确的说明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本学位论文的主要创新点如下： l：针对三相四线制系统中基于瞬时无功功率理论的谐波检测问题，提出了一种 改进的P一口谐波检测算法。所提算法采用非线性三相锁相环提取不对称畸变电源电 压的正序分量，消除了常规P—q谐波检测算法因电源不对称或畸变对谐波检测的影 响，实现了谐波电流的准确检测。分别通过仿真及实验验证了所提算法的正确性与可 行性，具有较高的实用性。(详见第2章) 2：根据三相四线制系统的结构特点，提出了一种基于二维线性滤波器的谐波检 测方法。所提方法使用3个二维线性滤波器分别提取各相的基波分量，再通过改进的 瞬时对称分量算法，得到三相电流的基波正序分量，提取出谐波电流及无功电流。仿 真及实验结果表明：所提算法能够在各种电源电压条件下准确快速地实现谐波电流及 无功电流的检测，有很好的系统性能及实用性。(详见第3章) 3：提出了一种三相四桥臂三电平不对称逆变器拓扑结构，该结构无需箝位二极 管或飞跨电容，结构更为简单。分析了单相不对称逆变器的SVPWM控制和直流侧中 点电位控制问题，提出了基于坐标平移思想的abe坐标系下四桥臂三电平不对称逆变 器的简化SVPWM算法，实现了四桥臂三电平不对称逆变器的有效控制。仿真及实验 结果验证了所提方法的正确性与有效性。(详见第5章) 4：提出了一种模糊自适应的可变环宽滞环控制算法。算法根据跟踪电流的偏差 及电源电压的变化动态地调整滞环的宽度，有效地减小了开关频率及开关频率的变化 范围，降低了开关损耗。仿真及实验结果表明，相较于常规滞环控制方式，所提控制 算法开关频率下降了近60％，频率变化范围约为原来的30％。(详见第4章) 学位论文作者签名： 日期：2A『．弘 a月 厂D 日 万方数据  西南交通大学博士研究生学位论文 第1页 摘要 随着现代电力电子技术的发展，各种电力电子装置得到了广泛的应用，但也给电 网带来了严重的谐波污染，威胁着电网和用电设备的安全。我国的低压配电系统主要 采用三相四线制方式供电。三相四线系统中主要有对称的三相负载和单相负载，这些 负载大多具有非线性特性及不对称性，这将在系统中产生很大的谐波电流及过大的中 线电流。对称三相非线性负载产生正序谐波和负序谐波，但单相非线性负载虽然单台 功率较小，但因其数量庞大，将在电网中产生大量的零序谐波电流，而且在中线上相 互叠加，所产生的谐波是极其严重的。它一方面使得中线电流大大超过额定值，可能 导致中线故障，产生中点移位，造成用户端相电压不平衡，影响用电安全；另一方面 可能使设备因过热而损坏绝缘，危及设备安全。此外，电力系统中的谐波电流还将增 加线路损耗，降低功率因数等。所以，三相四线制系统中的谐波抑制、中线电流消除 及三相电流平衡具有重要的意义，己成为电力系统电能质量问题的研究热点。 针对目前采用四桥臂有源滤波器解决三相四线制系统中的谐波及中线电流过大 等问题，本文开展了以下几个方面的研究工作。 首先，讨论了基于瞬时无功功率理论的三相四线制系统谐波电流检测方法，分析 和比较了P—q法和p一口一r法的原理及特点。基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法 的原理是通过坐标变换，将三相电流中基波正序分量变换为直流分量，谐波及基波负 序分量变换为交流分量，采用低通滤波器分离直流分量和交流分量，经反变换后得到 含无功分量及谐波分量的参考电流信号。但当电源电压不对称或含有谐波时，坐标变 换后的直流分量将含有基波负序分量，因此，常规的P一口法无法得到良好的效果， 这可通过锁相环提取电源电压正序分量来消除检测误差。论文分析了常规锁相环的原 理及结构，提出了一种新的基于非线性PI调节器的三相锁相环及三相四线制系统的改 进P—q谐波检测算法，仿真及实验结果表明所提算法具有更好的检测精度及动态性 能。 其次，基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法虽然是一种应用非常广泛的方法， 但需要复杂的坐标变换、低通滤波器及锁相环等。为此，针对三相四线制系统的结构 特点，提出了一种基于二维线性滤波器的三相四线制系统谐波电流检测方法。该方法 将三相四线制系统分解为3个独立的单相系统，用3个二维线性滤波器分别提取不对 万方数据  第l|页 西南交通大学博士研究生学位论文 称的各相基波电流分量，再通过瞬时对称分量计算，得到三相系统的基波电流正序分 量，从而提取出谐波电流及无功电流分量。二维线性滤波器是基于自适应陷波器构造， 与系统参数及电源电压无关，