三相四线并联型有源电力滤波器的仿真及研究——毕业设计(编辑修改稿)

三相四线并联型有源电力滤波器的仿真及研究——毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

，尽量使用现有的成熟技术和模块。 做到重点突出，不泛泛而谈。 通过本文的研究和分析，希望为将来的实际应用做出有益指导。 工作的主要任务： （ 1）理解瞬时无功功率理论的 主要内容，并确立在此基础上的检测谐波的方法。 （ 2）有源电力滤波器各部分结构方式的比较及选择。 （ 3）有源电力滤波器的各部分结构的设计。 （ 4）在 MATLAB/Simulink条件下进行系统仿真。 本科生毕业论文 11 第二章 三相电路谐波及无功电流的检测 在有源电力滤波器等无功谐波电流动态补偿装置中，对无功及谐波电流的实时检测中提出了很高的要求，如何准确、实时地检测出电网中瞬态变化的电压电流信号是 APF 等动态补偿装置进行精确补偿的关键。 因此，研究无功及谐波电流的实时检测及控制方法具有 非常重要的意义。 基于瞬时无功功率理论的电流检测方法 瞬时无功理论原始定义及发展 1983年 H． Akagi等提出瞬时无功的概念，它是咀瞬时有功功率 P和瞬时无功功率 q的定义为基础的，所以该理论亦称 pq理论。 随后又发展了以瞬时有功电流pi 和瞬时无功电流 qi 定义为基础的 qp ii  法：将三相电流转换到与电网电压同步旋转的同步坐标系中的 qd ii 法。 需要说明的是，以上各种方法都是在三相三线制系统中建立的。 2. 1. 2 瞬时无功功率理论 变换原理：若在空间上相位差为 120176。 的同步电机定子 abc 三相绕组中通过时间上相差 120176。 的三相正弦交流电，那么在空间上会建立旋转磁场，且此旋转磁场的角速度为 ω；若将时间上相差 90176。 的两相平衡交流电通过定子空间上相差 90176。 的 两相绕组，此时若建立的旋转磁场与 abc 三相绕组是等效的，则可用 两相绕组代替 abc三相绕组。 本科生毕业论文 12 αabcβFω 图 等值绕组相对位置 如上图所示，旋转磁场的角速度为ω，图 中使 a 相轴线与α相轴线重合，β相绕组轴线超前α相轴线 90176。 ，这样就可以达到简化三相 — 两相变换关系的目的。 记 ae 、 be 、 ce 为三相电压， ciii ba 、 为三相电流。 将三相电压、电流分别通过 abc 变换到坐标系 下，得到 坐标系下的两相瞬时电压 e 、 e 和瞬时电流  ii、。 cbaeeeCee 32 （ 21） cbaiiiCii 32 （ 22） 式中 ，2/3 212/3 21013232C 本科生毕业论文 13 βαiαiee βe αi βi qi pi q αi q βi p αi p β0φ eφφ i 图 αβ坐标系中的电压、电流矢量 如上图中 坐标系下的电压、电流矢量关系所示，电压、电流矢量 e 、 i 可分别分解为 坐标轴上的 e 、 e 和 i 、 i ，即可用以下两个式子表示： ieiiiieeee （ 23） 根据三相瞬时无功功率理论，对图中的电压、电流矢量关系进行分析，就可以得到瞬时无功功率理论对有功电流、无功电流以及有功功率、无功功率的定义。 1）、在αβ坐标系中，电流矢量 i 在电压矢量 e 上的投影为三相电路瞬时有功电流 pi ，电流矢量 i 在电压矢量 e 法线上的投影为三相瞬时无功电流 qi。 即： cossiniiiipq （ 24） 式中 ， ie   2）、电压矢量 e 的模 |e |和三相电路瞬时无功电流 qi 的乘积为三相电路瞬时无功功率 q， |e |和三相电路瞬时有功电流 pi 的乘积为三相电路瞬时有功功率 p。 即： qpieqiep （ 25） 联立以上几式，并用矩阵表示三相瞬时有功功率 p 和瞬时无功功率 q： 本科生毕业论文 14    iiCiieeeeqp pq （ 26） 其中 ，   eeeeCpq。 从而可以得出三相瞬时有功功率 p 和三相瞬时无功功率 q： ccbbaa ieieiep  （ 27）  cbabacacb ieeieeieeq )()()(31  （ 28） 3)、三相电路瞬时无功电流 qi 投影到  轴上 为  相的瞬时无功电流qq ii 、 ，三相瞬时有功电流 pi 投影到 轴上为 相的瞬时有功电流 pp ii 、 ： peeeieeiipeeeieeiiqeeeieeiiqeeeieeiipepppeppqeqqqeqq22222222s i nc o sc o ss i n （ 29） 4)、  、  相的瞬时电压和瞬时无功电流的乘积为  、  坐标系下的瞬时无功功率  qq、 ，瞬时电压和瞬时有功电流的乘积为 坐标系下的瞬时有功功率  pp、。 peeeieppeeeiepqeeeeieqqeeeeieqppqq2222222222 （ 210） 本科生毕业论文 15 5）、αβ坐标系下的瞬时无功电流 qq ii 、 通过 abc 变换得到 abc 三相的瞬时无功电流 cqbqaq iii 、 ，  坐标系下的瞬时有功电流 pp ii 、 通过abc 变换得到 abc三相的瞬时有功电流 cpbpap iii 、。 qqcqbqaqiiCiii23 （ 211） ppcpbpapiiCiii23 （ 212） 式中， TCC 3223  ，由上可以推得： a 相瞬时无功电流 Aqeeicbaq )(  （ 213） b 相瞬时无功电流 Aqeeiacbq )(  （ 214） c 相瞬时无功电流 Aqeeibacq )(  （ 215） a 相瞬时有功电流 Apeiaap 3 （ 216） b 相瞬时有功电流 Apeibbp 3 （ 217） c 相瞬时有功电流 Apei ccp 3 （ 218） 式中：)(2)()(A222222cbcabacbaaccbbaeeeeeeeeeeeeeee ）（ （ 219） 6）、 abc各相的瞬时电压和和瞬时无功电流的乘积为该相的瞬时无功功率cba qqq 、 ，瞬时电压和瞬时有功电流的乘积作为该相的瞬时有功功率cba ppp 、 ： a 相瞬时无功功率 Aqeeeieqcbaaqaa )(  （ 220） 本科生毕业论文 16 b 相瞬时无功功率 Aqeeeieqacbbqbb )(  （ 221） c 相瞬时无功功率 Aqeeeieqbaccqcc )(  （ 222） a 相瞬时有功功率 Apeiepaapaa 23 （ 223） b 相瞬时有功功率 Apeiepbbpbb 23 （ 224） c 相瞬时有功功率 Apeiepccpcc 23 （ 225） 2. 1. 3 坐标变换 在各种无功电流检测法中，基于瞬时无功功率理论和 qp ii  变换的无功电流检测方法因其具有良好的检测精度和响应速度且能够同时检测谐波电流和无功电流，从而得到广泛的应用。 正向变换 —— 依据 将三相电流 cba iii 、 通过 32C 变换为 坐标系下的两相电流  ii、 ，再由  ii 、 通过 pqC 变换为有功电流 pi 和无功电流 qi。  iiCii pqqp （ 226） 其中   ttttCpq  s inc o sc o ss in . 反向变换 —— 先将有功电流 pi 和无功电流 qi 通过 1Cpq 变换为  坐标系下的电流  ii、 ，再通过 23C 变换为对应的三相电流 cfbfaf iii 、。   qppq iiCii 1 （ 227） 式中 pqpq CC 1 iiCiiicfbfaf23 （ 228） 本科生毕业论文 17 三相四线制系统中基于瞬时无功功率理论的检测方法 qp 法检测电流 经低通滤波器（ LPF）得 p 、 q的直流分量。 电网电压波形无畸变时， p 为基波有功电流与电压作用所产生， q 为基波无功电流与电压作用所产生。 于是，由 p 、 q 即可计算出被检测电流 ai 、 bi 、 ci 的基波分量 afi 、 bfi 、 cfi。 将 ai 、 bi 、ci 与 afi 、 bfi 、 cfi 相减，即可得 ai 、 bi 、 ci 出的谐波分量 ahi 、 bhi 、 chi。 qp 指令运算方法的原理如图 2— 2所示。 C 3 2C 3 2C p qC 2 3C 175。 p qL P Fi αi βi。