基于三相四開關變流器的電氣化鐵路有源補償研究.pdf

1、隨著大功率交-直型與交-直-交型電力機車的大量使用，我國電氣化鐵路諧波、無功、負序等電能質量問題尤為突出。APF(有源電力濾波器)作為保障電氣化鐵路穩(wěn)定、高效、安全運行的重要手段之一，可以對電氣化鐵路存在的電能質量問題起到綜合補償作用，是目前治理電氣化鐵道諧波污染的較好方案，因此研究APF對電氣化鐵路電能質量的改善具有重要意義。本論文針對以上背景展開如下研究：
　　(1)對APF的常見拓撲結構進行分析，提出采用三相四開關變流器作為

2、并聯(lián)型APF主電路。分析其工作原理與數(shù)學模型，為其實現(xiàn)對諧波、無功及負序電流的補償?shù)於嘶A，并為后文中控制策略的選擇及設計研究提供理論基礎。
　　(2)諧波檢測算法對APF性能起決定作用。本文在分析兩類機車諧波特性后，選擇了在電網(wǎng)電壓不平衡或畸變的情況下，仍然可以實現(xiàn)高精度檢測的同步基波旋轉坐標系檢測法，此外這種方法無需鎖相環(huán)，可提高諧波檢測速度及精度。
　　(3)為了提高APF的補償能力，采用兩類基于內模原理的高精度電流

3、跟蹤控制策略，包括VPI(矢量比例積分)控制器與重復控制器。VPI控制作為一種選擇性諧波補償技術可以提高APF的靈活性和適應性，同時減少控制器的計算量。根據(jù)其選擇性的特點，提出基于VPI控制的無諧波檢測補償技術，省略補償電流檢測及計算環(huán)節(jié)，降低成本并提高動態(tài)響應性能。為了使控制器更加簡化，研究基于重復控制器的電流跟蹤控制策略。論文給出重復控制器的設計方法，并對其進行了動態(tài)、穩(wěn)態(tài)性能分析。在理論研究的基礎上，通過MATLAB仿真驗證了兩種