并聯(lián)混合型有源電力濾波器設計與研究.pdf

1、近些年來，隨著用戶對電能質量的要求越來越高，諧波問題越來越受到廣泛的關注。諧波的存在，降低了公用電網(wǎng)的電能質量，是電力電子技術發(fā)展的重大障礙?；旌闲陀性礊V波器(Hybrid Active Power Filter，HAPF)綜合了無源濾波器(Passive Filter，PF)和有源濾波器(Active Power Filter，APF)的優(yōu)點，可以根據(jù)不同場合的需求改變無源濾波器和有源濾波器的組合方式，結構靈活多變，動態(tài)性能好等特點而

2、備受關注。本文以兩電平三橋臂并聯(lián)混合型有源濾波器為研究對象，對其主電路參數(shù)設計、變流器調制算法、死區(qū)補償方法、電流環(huán)控制策略進行了深入地研究。
　　本文分析HAPF拓撲結構的特點，建立數(shù)學模型，分析不同LC濾波器參數(shù)對系統(tǒng)各電流的影響，采用矢量軌跡方法，結合諧波源特性和不同LC濾波器的參數(shù)，分析HAPF系統(tǒng)直流側電壓取值。依據(jù)理論分析，以降低變流器補償容量為目標，兼顧有源部分直流側電壓值，選取合適的主電路器件參數(shù)。
　　傳統(tǒng)

3、的空間矢量脈寬調制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)算法調制過程需進行坐標變換，扇區(qū)判斷，計算各電壓矢量作用時間和橋臂開關動作時刻，過程繁瑣復雜，控制器運算量大。本文以傳統(tǒng) SVPWM算法為基礎，依據(jù)分類算法的思想，對簡化PWM算法進行推導，由三相參考電壓的關系直接判斷參考電壓矢量所在扇區(qū)，并得出各橋臂的開關動作時刻，大大減小了計算量，易于數(shù)字化實現(xiàn)；同時分析了死區(qū)時間對變流器輸出電壓

4、的影響，采用基于脈沖調整的死區(qū)補償方法，對各橋臂的開關時刻進行相應的調整，抑制死區(qū)效應帶來的不良影響。通過仿真對簡化PWM算法和死區(qū)補償方法進行驗證，仿真結果證明了簡化PWM算法和死區(qū)補償方法的有效性。
　　由于HAPF的指令電流是多種頻率正弦信號的疊加，本文采用改進的PR控制器實現(xiàn)對指令電流的無誤差跟蹤。分析了PR控制器各參數(shù)對控制器性能的影響，在此基礎上，總結了PR控制器參數(shù)調試的方法；結合HAPF的數(shù)學模型，得出控制系統(tǒng)的開

5、環(huán)傳遞函數(shù)，對其進行頻率特性分析，討論采用改進PR控制的HAPF的濾波特性；仿真驗證采用改進PR控制的HAPF具有較好的濾波性能。根據(jù)該拓撲結構HAPF的特殊性，分析采用電流環(huán)控制直流側電容電壓和采用二極管整流電路控制直流側電容電壓兩種方法對系統(tǒng)的影響；搭建仿真模型，對比兩種方法下系統(tǒng)各電流的特性，結合 HAPF系統(tǒng)的需求，選取合適的直流側電壓控制方法。
　　基于兩電平三橋臂并聯(lián)混合型有源濾波器實驗平臺對文中所研究的內容進行實驗驗