论文部分内容阅读
当前，电力电子技术以安全、节约、方便等特点，以快速可控的电能变换为研究和使用对象，越来越多地应用到工业控制领域，大大地提高了人们生活水平的舒适性。但由于其中相当一部分非线性负载中含有谐波，给工业、居民日常生活需要等供电质量安全造成了严重的污染。APF(Active Power Filter,有源电力滤波器)可以有效改善电能质量，在抑制动态谐波和补偿无功方面效果显著。APF投入电网时系统存在电压冲击和电流冲击问题。由于APF系统复杂性，需要更为先进、有效的控制策略。对APF进行软启动设计可以避免电压冲击和电流冲击对系统的影响。针对传统PI控制的缺点，本文提出专家PI控制和多PI控制两种改进型算法。与传统PI控制算法进行比较，仿真结果表明两种方法更具有效性和优越性。 本研究主要内容包括：⑴以三相电压型APF为例，介绍了APF的分类、系统构成及原理，分析常用的谐波检测方法并重点讨论基于瞬时无功功率的谐波检测。这些数学模型的推导及原理讨论为控制策略及软启动的研究奠定了理论基础。确定了交流侧电感、直流侧电容以及电容电压等主电路参数的取值。⑵介绍直流侧电容电压控制的理论基础（能量交换守恒定律），分析电压波动的原因，对直流侧电容电压PI控制作了详细介绍，计算传递函数并给出参数计算方法。APF仿真模型基于常规PI控制实现对直流侧电容电压控制。⑶提出了一种改进型专家PI控制，详细论述了专家PI控制的组成、原理和PI参数调整规则，对该方法进行仿真。仿真结果表明，与常规PI控制下直流侧电容电压启动控制相比，改进型专家PI控制可以基本消除系统的超调量和振荡。⑷分析APF软启动的必要性，从硬件和软件方面介绍几种方法解决APF启动时的电压过冲问题。从器件本身考虑，电容电压取值越大，电压冲击越小，系统越稳定。结合已有的方法，提出一种改进型多PI控制器控制APF软启动，并对该方法进行仿真验证，该方法可以保证APF平稳启动。通过与专家PI对比分析，得出两种方法的优缺点。仿真结果表明，采用专家PI控制电容电压启动效果好，设计较为复杂，多PI控制选取参数少，设计简单。