影響并聯(lián)有源濾波器補償性能的關鍵技術及其實驗研究.pdf

1、最近幾年，電力電子技術蓬勃發(fā)展，電力電子裝置得到廣泛應用，然而在應用過程中產生的諧波與無功對電網(wǎng)造成的諸多危害日漸增大。SAPF(ShuntActivePower Filter,并聯(lián)有源電力濾波器)為一種主流裝置，主要實現(xiàn)諧波抑制和無功補償功能，在電能質量領域占據(jù)重要地位。如今在國內，SAPF產品還未大規(guī)模推向市場，其補償性能有待提高，因此對影響其補償性能的關鍵技術的研究已成為研究的最前沿的課題之一。
　　本文分析了傳統(tǒng)FBD(F

2、.Buchholze M.Dpendbrock,巴布迪)諧波檢測法，然后在此基礎上提出改進型的FBD法，此種方法首先是通過基波正序電壓正余弦信號取代PLL(Phase Locked Loop,鎖相環(huán))模塊，并且用基波正序電壓代替電源電壓參與等效電導的計算來減少檢測誤差，然后用均值濾波器取代LPF(Low Pass Filter,低通濾波器)來減小延時。仿真結果表明此方法可以實時和精確地對系統(tǒng)中各種電流分量進行檢測。SAPF主電路參數(shù)是影

3、響補償性能的決定性因素之一，研究了三個重要參數(shù)（直流側電壓、交流側電感和直流側電容容量）的計算公式。首先分析了換相過程對三相橋式整流器帶阻感性負載的交流側諧波電流的影響，推導出考慮換相重疊角的負載電流的表達式；其次在此基礎上推導了直流側電壓設定值的計算公式；然后由在參考電流變化劇烈時和緩慢時，分別應該滿足補償電流的變化速率要不小于參考電流變化速率和補償電流在一個開關周期內的波動要小于工程上的最大允許值，從而推導出電感的計算公式；最后利用

4、負載瞬時有功功率的交流分量是負載與SAPF之間交換的緩沖功率，推導出直流側電容容量的計算公式。仿真結果證明了理論推導的正確性和合理性。為了提高SAPF的控制性能，本文研究了兩大類控制方法：電流控制和直接功率控制。首先通過基于不定頻滯環(huán)的SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation,電壓空間矢量脈寬調制)與傳統(tǒng)滯環(huán)控制比較，得出前者在補償效果、開關頻率和直流電壓利用率方面具有一定優(yōu)勢。然后提出了基于p

5、q理論的DPC(Direct Power Control,直接功率控制)策略，首先把檢測出的諧波和無功功率作為參考功率信號，再將其檢測值與濾波器輸出的諧波和無功功率的偏差送入兩個相應的滯環(huán)比較器中，根據(jù)滯環(huán)比較器的輸出以及電源電壓矢量位置角，通過查開關表得到所需的橋臂輸出電壓矢量對應的開關狀態(tài)。仿真結果表明了采用這種控制策略設計出的SAPF具有良好的諧波補償效果。最后提出了基于電源功率和虛擬磁鏈的DPC方法，該算法直接采用電源功率對SA

6、PF進行控制，從而省略了負載諧波和無功的檢測及計算環(huán)節(jié)，又由于通過估計虛擬磁鏈來計算有功與無功功率，因此可省略電源側電壓傳感器。仿真結果表明了與傳統(tǒng)的DPC方法相比較，該方法系統(tǒng)結構簡單，能有效減少傳感器的數(shù)量，電源電流的畸變較小和具有更好的瞬時功率控制特性。最后，對軟件系統(tǒng)設計進行了研究，在前期工作的基礎上改進了硬件平臺，并且在該實驗系統(tǒng)上對本文研究的關鍵技術進行了綜合實驗。通過兩組對比實驗，對實驗結果進行了分析，表明了本文研究工作的