并聯(lián)有源電力濾波器實用關鍵技術的研究.pdf

1、有源電力濾波器對于電能質量的調整和控制將是未來最重要的的先進手段之一，而其中，并聯(lián)型有源電力濾波器過去和將來都將占據最主流的地位。目前國內有源電力濾波器市場正渴求具有自主知識產權和核心技術，并且價格合理的實際產品。本文針對最基礎、最實用并且最利于產業(yè)化的并聯(lián)有源電力濾波器進行了較為系統(tǒng)和深入的理論與應用研究，為其實用化奠定了較好的基礎。 在運用并聯(lián)有源電力濾波器對非線性負載進行補償時，首先需要明確補償策略，以便有目的和針對性地進

2、行控制和補償。文中首先基于瞬時無功功率理論，研究了三相系統(tǒng)中兩種主要的補償控制策略，即網側恒功率補償策略和網側正弦電流補償策略。闡述了各自的機理，選擇依據和補償目標。文中總結了當前主流的諧波檢測方法，提出了一種用于諧波和無功準確檢測的改進同步坐標系法。 本文在建立并聯(lián)有源電力濾波器數(shù)學模型(包括三相三線、電容中點式和四橋臂式三種拓撲)的基礎上，采用電流分解方法研究APF的直流側電容電壓波動和被補償電流的諧波分布的關系。并且通過估

3、算出的直流側電容容量與電容電壓紋波的關系，將為直流側電容值的優(yōu)化設計提供了依據。 并聯(lián)有源電力濾波器主電路的設計是核心環(huán)節(jié)之一。文中通過對采用滯環(huán)電流控制的電容中點式有源電力濾波器的工作過程研究和分析，揭示了各參數(shù)之間的相互關聯(lián)和制約關系。通過α-β兩維平面上的矢量模型和矢量圖形分析方法，基于對電流跟蹤誤差矢量的度量，推導出濾波器直流側電容電壓的臨界值的表達式。此外，文中還分析了電感值選取原則和取值范圍。 實時、高精度的

4、諧波檢測和控制是有源濾波器的重要部分。本文提出了一種基于DSP基波提取的混合型諧波檢測改進方案設計，設計了系統(tǒng)DSP主程序軟件，并解決了實際運行中易受到的抗干擾問題。本文在改進設計方案基礎上，提出了在基于同步參考坐標系的諧波檢測算法中引入基波相位補償?shù)牟呗?，以克服時延，實現(xiàn)無延遲基波分量提??；此外本文提出了基于低速率采樣設計策略對算法中對檢測性能至關重要的數(shù)字低通濾波器的設計進行了優(yōu)化。 在前幾章的設計和分析基礎上，建立了一臺基

5、于DSP控制的并聯(lián)有源電力濾波器實驗樣機，并進行了相關的實驗研究。為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，對于直流側電壓閉環(huán)控制以及均壓閉環(huán)控制分別進行了建模和分析，設計了相關的調節(jié)器；并精心設計了一套軟啟動方案。此外，針對實際應用問題之一，即整流電路交流側電流所具有的高特征參數(shù)：如：諧波畸變率(THD)、電流峰值以及電流變化率(di/dt)等，本文探討了采用負載交流側串接阻抗來提高有源濾波性能的方法，相對于混合型濾波方案，成本低且可操作性強。