谐波电流分频交错补偿方法的研究

基本信息
批准号:51467017
项目类别:地区科学基金项目
资助金额:46.00
负责人:韩伟
学科分类:
依托单位:内蒙古民族大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:郭喜峰,周立丽,李丹丹,刘宝成,张志伟
关键词:
滑动DFT谐波补偿双电流变换单元分频补偿
结项摘要

There is a contradictory relations among the effeciency, active capacity and performance of the traditional power harmonic compensation based on active methods at medium and high voltage circumstance. To solve this problem, this project plans to study a novel dividing frequency harmonic current compensation method from dividing frequency compensation stratagey,corresponding hybrid main circuit topology and the dividing freqency generation of the copensation reference circuit. Firstly,the contradictory relations among the switch frequency,effeciency, copensation performance and capacity are discussed in detail by theoretical analysis and experment, then we demonstrate the excellence of such strategy and discuss the optimization method of the dividing by frequency of harmonics and the switch frequency. Secondly,a interleaved double current conversion units based main circuit is present, whose two units adopt two switch frequencies to compensate the low-order harmonics component and the high-order harmonics component respectively. Establishing it's mathematical model, the operating principle, stablity and dynamic characteristics of the device and the optimization of series filters parameters are discussed. At last,a moving DFT based harmonic reference circuit generation method is studied, and it also analyzes the adverse effect caused by distortion and asymmetry of voltage and adopts an effective improvement. A 10KV、100KVA prototype will be constructed to verify above theories and methods.

针对中高压环境下传统基于有源滤波的谐波电流补偿方法在效率、有源部分容量和性能间存在的矛盾制约关系, 本项目拟从谐波电流分频率补偿策略、相应的混合型主电路拓扑结构和补偿参考电流的分频率给定三个方面展开研究一种新的谐波电流分频交错补偿方法。首先,通过理论分析和实验详细讨论开关频率、效率、补偿性能及容量间的矛盾约束关系,证明分频率补偿的优越性,进一步讨论频率分量划分和开关频率的优化方法。其次,提出一种基于交错型双电流变换单元的主电路拓扑,两个变换单元采用低、高两种开关频率对谐波电流中的低次分量和高次分量进行进行分别补偿。在建立数学模型的基础上,讨论装置的工作原理、稳定性和动态特性及串联滤波器参数的优化。最后,研究一种基于滑动DFT的谐波参考电流分频率给定方法,并且分析了电网电压畸变且不对称的复杂工况下的影响,给出了相应的改进方法。10KV、100KVA的实验样机将对上面所提理论与方法进行验证。

项目摘要

有源滤波的谐波电流补偿在效率、有源部分容量和性能间存在的矛盾制约关系,如何高效、高性能地补偿电网谐波具有重要的工程价值。本项目针对上述课题进行探究,取得了一些有意义的成果,主要包括:(1)研究了分频补偿方法、交错型拓扑结构及相应的滑动DFT谐波电流分频率检测算法,分析其工作原理,进行仿真分析,搭建实验样机,并进行了系统级仿真与实验,相关电路拓扑及算法成功申报并获批了国家发明专利;(2)建立了包括无源和有源部分的混合型有源电力滤波器数学模型,基于模型构造了适当的控制律,从鲁棒性和跟踪性能的角度出发,推导并给出了控制增益的选取范围和优化目标函数;(3)研究了一种提前2拍预测参考电流,提前1拍预测逆变器电流的无差拍电流跟踪,进一步证明其具有测量噪声不敏感特性和较好的鲁棒稳定性;(4)提出一种基于二阶椭圆型滤波器+超前-滞后校正对数字低通滤波器进行优化型瞬时功率理论检测谐波方法,结果表明该滤波器同时具有超前校正和滞后校正的优点,比巴特沃斯加超前校正方法动态响应快且测量精确。(5)提出一种针对三相不平衡和电压畸变情况下锁相环性能变差的ANF-PLL滤波器,在六种电网电压条件下通过实验验证了其优越性。(6)还针对永磁同步电机器的电流控制策略和直驱小惯量表贴式永磁同步电机的转速脉动抑制问题进行了扩展研究。上述各项研究工作已经基本完成,发表期刊论文8篇,会议论文4篇,发明专利1项,获奖1项,培养博士研究生3人,还有部分论文和学术专著有待后续发表。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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