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三相四线制并联型有源电力滤波器的研究和仿真及实验
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目前，各种电力电子装置被应用到生产和生活当中，提高了生产效率并且改善了人们的生活，但这些非线性负载也产生出大量的谐波，恶化了用电环境。有源电力滤波器（Active Power Filter，APF）动态响应速度快、补偿性能受电网阻抗影响小，不仅可以抑制谐波，而且对无功功率和不平衡电流都具有良好的补偿效果，因此受到广泛关注。本文以应用在三相四线制系统中的四桥臂有源电力滤波器为研究对象，重点研究其谐波电流检测算法及控制策略，最后进行仿真和实验。影响有源电力滤波器补偿效果的因素有很多，其中谐波电流检测算法的检测速度和精确度是很重要的一个方面。本文详细地说明和分析了常用的pq检测算法和ip-iq检测算法的原理，还对在三相四线制系统中就是否要分离零序电流分量的问题进行了公式推导和分析。控制策略是有源电力滤波器的核心内容，包括电流环的控制策略和电压环的控制策略两部分。电流环通过一定的控制方法和调制方法产生PWM波去驱动开关元件的开通和关断，使得补偿电流动态跟踪指令电流变化。本文把PI控制器和重复控制器并联起来作为电流环的控制器，以保证系统具有良好的动态响应速度和跟踪性能。电压环是利用一定的控制方法把直流侧电压维持在一个合适的值，其控制方法通常使用的是PI控制，但是PI控制鲁棒性较差，面对复杂多变的负载，其往往达不到理想的控制效果。针对PI控制的不足，本文将模糊控制和PI控制相结合，得到参数模糊自整定PI控制方法，该方法可以根据控制对象的状况实时修正参数，提高控制效果。根据理论分析和设计，本文利用MATLAB软件搭建仿真模型，针对非线性负载进行仿真，对比补偿前后电流变化，验证理论的正确性。最后搭建实验平台，在非线性负载下进行实验，实验结果表明该装置具有良好的抑制谐波和补偿不平衡电流的能力。
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