【摘 要】
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电力电子技术自诞生以来经过半个世纪的高速发展,已被广泛应用于工业、民用等各个领域,给人们生活发展提供了极大便利的同时,也使得电网中包含大量的谐波污染。因此改善电能质量逐渐成为人们关注的研究热点,能精确实时抑制谐波补偿无功的有源电力滤波器（APF）作为治理谐波的主要电力装置被广泛应用。其中,APF三电平拓扑结构比起两电平拓扑结构,每个功率器件承受更低的母线电压;输出电压具有更低的总谐波失真（THD）
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电力电子技术自诞生以来经过半个世纪的高速发展,已被广泛应用于工业、民用等各个领域,给人们生活发展提供了极大便利的同时,也使得电网中包含大量的谐波污染。因此改善电能质量逐渐成为人们关注的研究热点,能精确实时抑制谐波补偿无功的有源电力滤波器（APF）作为治理谐波的主要电力装置被广泛应用。其中,APF三电平拓扑结构比起两电平拓扑结构,每个功率器件承受更低的母线电压;输出电压具有更低的总谐波失真（THD）;开关损耗更小、效率更高。本文以三电平拓扑结构的并联型APF为研究对象,首先研究了三电平APF的工作原理,介绍对比了三电平逆变电路各种典型的拓扑结构,选择了二极管钳位型拓扑结构,完成了三电平APF在三相abc静止坐标下和dq坐标系下的数学模型分析。然后是关键技术方面的研究,谐波电流检测部分选择基于瞬时无功功率理论的d-q法。控制系统部分采用双闭环控制,电压外环保持直流侧电压的稳定,电流内环控制输出电流精确灵活地跟踪指令电流,本文设计了PI+重复控制的复合控制策略以达到跟踪控制电流的目的。本文还研究了关于三电平APF的PWM调制策略,选择了SVPWM调制算法,对算法进行了深入的分析研究。针对三电平拓扑无法避免的中点电位漂移问题,分析了原因并给出了解决方案。最后,本文在MATLAB中搭建了所设计的三电平APF系统的仿真模型,对系统各参数进行了设计仿真,对仿真结果进行了分析。仿真结果中,PI+重复复合控制与传统的PI控制相比,补偿后的电网电流THD更小,补偿效果更好,验证了本文设计系统的可行性。完成了对三电平APF硬件电路、系统软件的设计。设计出一套以TMS320F28335为控制核心的三电平有源电力滤波器实验样机,完成控制方法的实现,完成主程序的编写,进行低压试验性试验,实验结果验证了PI+重复复合控制下三电平APF良好的补偿效果,证明了设计三电平APF系统的功能性和有效性。
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