高壓混合型有源電力濾波器關(guān)鍵技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著社會進(jìn)步和科技發(fā)展,人們對提高電能質(zhì)量的呼聲高漲,但是隨著電力電子裝置的廣泛應(yīng)用,電力系統(tǒng)的諧波污染已日益嚴(yán)重。傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償和濾波方法已經(jīng)適應(yīng)不了用戶對電能質(zhì)量的要求,也日益影響著各電器設(shè)備的壽命和精準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn),如何發(fā)揮有源濾波器動(dòng)態(tài)治理各次諧波的特點(diǎn),提供可靠有效的電能質(zhì)量,已成為諧波濾除的主要發(fā)展趨勢。因此,加速推進(jìn)高壓諧波治理和大容量無功補(bǔ)償?shù)睦碚摵拖嚓P(guān)技術(shù)的研究,并加快實(shí)行產(chǎn)業(yè)化已上升到國家戰(zhàn)略高度,成為國家節(jié)能減排的主力。<

2、br>　　本文結(jié)合廣西某變電站35kV混合型有源電力濾波系統(tǒng)的工程,以高壓混合型有源電力濾波器理論技術(shù)為基礎(chǔ),研究了35kV混合型有源電力濾波器及其運(yùn)行特性、35kVHAPF自適應(yīng)分頻控制方法、主電路參數(shù)設(shè)計(jì)方法、諧波域死區(qū)效應(yīng)分析及補(bǔ)償措施、接著分析了35kV混合型有源電力濾波系統(tǒng)在工程應(yīng)用時(shí)的若干關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)問題,提出了一些有效的解決措施;論文介紹了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和一些工程經(jīng)驗(yàn)可推廣到其它企業(yè)及類似變電站,為混合型有源濾波系統(tǒng)的推廣

3、應(yīng)用提供有益的參考。本文從以下幾個(gè)方面來介紹該研究項(xiàng)目的內(nèi)容。
　　1、根據(jù)對傳統(tǒng)的注入有源濾波器的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析,提出了一種新型串聯(lián)諧振注入式混合型有源電力濾波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并對新型35kV混合型有源電力濾波器的基本工作原理和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,對補(bǔ)償特性和穩(wěn)定性進(jìn)行了研究,與傳統(tǒng)的注入式結(jié)構(gòu)相比,SRHAPF在諧波注入能力以及避免注入支路諧波放大方面具有很好的優(yōu)越性,確保了系統(tǒng)在電網(wǎng)諧波電壓含量較大時(shí)仍能安全穩(wěn)定的工作。通過分

4、析可知,SRHAPF不僅可以提供大容量的無功功率,還具有良好的穩(wěn)態(tài)諧波治理能力;諧波治理魯棒性強(qiáng),幾乎不受電網(wǎng)阻抗及基波諧振支路參數(shù)變化的影響;在兼顧諧波治理和無功補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí),還對電網(wǎng)等效阻抗與無源支路間可能的串并聯(lián)諧振具有良好的抑制效果;利用Routh判據(jù)對SRHAPF系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性研究表明,在K即使取值很大時(shí)也能穩(wěn)定運(yùn)行。
　　2通過檢測負(fù)載諧波電流,可獲得良好的負(fù)載諧波電流抑制效果;通過檢測電源諧波電流,可以抑制無源濾波器和

5、電網(wǎng)可能發(fā)生的諧振,提高無源濾波器的濾波特性。采用復(fù)合控制方法時(shí),兩個(gè)控制系統(tǒng)Ks和Kl是全完解耦的,因此可以根據(jù)需要對兩個(gè)系數(shù)進(jìn)行完全獨(dú)立的控制,從而獲得滿意的控制效果?？紤]到有源電力濾波器數(shù)字化控制系統(tǒng)中存在的延時(shí),會降低有源濾波器的補(bǔ)償效果,本文提出了一種有源電力濾波器參考電流的自適應(yīng)預(yù)測方法,即使電網(wǎng)頻率或幅值發(fā)生變化,仍可準(zhǔn)確地得到期望結(jié)果。為改進(jìn)傳統(tǒng)控制算法中的不足和消除各次諧波控制之間的耦合性,使調(diào)節(jié)更加具有目的性,并增加

6、控制系統(tǒng)的魯棒性能,本文提出了一種改進(jìn)神經(jīng)元分頻控制的方法對電網(wǎng)中超過標(biāo)準(zhǔn)的特定次數(shù)諧波進(jìn)行分頻檢測和控制,即分別對各次諧波量進(jìn)行PI控制。它有效抑制了各次諧波調(diào)節(jié)之間存在的交叉耦合現(xiàn)象,提高了混合型有源濾波器的諧波補(bǔ)償效果與動(dòng)態(tài)性能。
　　3、對35KV型混合有源濾波器中的無源濾波器及支路的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了探討。給出了支路和無源濾波器設(shè)計(jì)時(shí)所應(yīng)遵循的一般性原則和安全性、可靠性原則,通過相關(guān)的分析方法和結(jié)論可為其它類型的混合有源

7、濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供借鑒,同時(shí)對三相干式空心電抗器組的排列方式進(jìn)行了定量和定性兩方面的研究和分析,并對有源濾波器的參數(shù)對整個(gè)裝置的運(yùn)行性能的影響,對有源部分的逆變器,耦合變壓器,輸出濾波器和直流側(cè)電容的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析,為工程應(yīng)用提供了理論指導(dǎo)。
　　4、根據(jù)有源電力濾波器的工作特點(diǎn),探討了死區(qū)效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理以及對APF輸出波形的影響,提出死區(qū)效應(yīng)影響系數(shù)來量化死區(qū)對APF輸出的影響程度,分析和仿真表明死區(qū)時(shí)間和開關(guān)頻率是涉及死區(qū)效

8、應(yīng)影響的關(guān)鍵因素。本文比較研究了3種易于工程應(yīng)用的死區(qū)補(bǔ)償方法:無死區(qū)開關(guān)控制模式通過設(shè)定合理判斷區(qū)間,僅在輸出電流換向階段加入死區(qū),其他時(shí)間通過判斷電流方向以封鎖相應(yīng)橋臂的觸發(fā)脈沖,從而有效降低死區(qū)效應(yīng)的影響;新型電流反饋死區(qū)補(bǔ)償方法根據(jù)檢測APF輸出電流的極性,利用改進(jìn)規(guī)則采樣法來變化調(diào)制脈沖的寬度抵消死區(qū)效應(yīng)對輸出的影響;死區(qū)時(shí)間在線預(yù)補(bǔ)償方法通過坐標(biāo)變換檢測出死區(qū)引起的6倍頻諧波分量,并據(jù)此修正APF給定控制信號,達(dá)到完全消除死

9、區(qū)影響的目的。
　　5、針對變電站大功率諧波治理和無功補(bǔ)償?shù)男枨?本文在前述幾個(gè)章節(jié)的理論分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合工程應(yīng)用背景,分析了該變電站配電網(wǎng)線路阻抗、系統(tǒng)容量、電流畸變情況及無功需求;然后為該變電站設(shè)計(jì)了諧波治理和無功補(bǔ)償整體方案。以實(shí)際工程應(yīng)用為背景,設(shè)計(jì)了系統(tǒng)方案,介紹了裝置結(jié)構(gòu),控制器硬件設(shè)計(jì),以及DSP軟件算法實(shí)現(xiàn),文章所述的設(shè)計(jì)思路和一些工程經(jīng)驗(yàn)可推廣到其它電能質(zhì)量相關(guān)設(shè)備中,為設(shè)計(jì)提供有益的參考和借鑒。
　　綜