基于二極管鉗位型三電平拓?fù)涞碾娏τ性礊V波器跟蹤控制研究.pdf

1、近年來,隨著電力系統(tǒng)中各類非線性負(fù)荷的大量投入,由開關(guān)動作產(chǎn)生的大量諧波及次諧波分量不斷注入電網(wǎng),導(dǎo)致了電能質(zhì)量急劇下降,嚴(yán)重影響著供、用電設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運行。因此,如何提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量已成為電力公司和用電客戶日益關(guān)注的問題。而電力有源濾波器作為治理諧波污染、改善電能質(zhì)量最有效的方式之一,逐漸成為靈活交流輸配電方向的一個研究熱點。但受器件耐壓水平的限制,傳統(tǒng)兩電平拓?fù)涞碾娏τ性礊V波器難以實現(xiàn)對中高壓非線性負(fù)載的諧波補償。而自日本學(xué)者A

2、.Nabae提出中點鉗位型(Neutral-Point Clamped,NPC)三電平拓?fù)浜?由于該技術(shù)具有降低開關(guān)管耐壓值,減小開關(guān)管電壓應(yīng)力,改善輸出波形質(zhì)量,提高應(yīng)用電壓和功率等級等諸多優(yōu)勢,該結(jié)構(gòu)已廣泛應(yīng)用于中高壓交流電機(jī)傳動、新能源發(fā)電等領(lǐng)域,特別在電網(wǎng)諧波抑制及無功補償方面具有非常廣闊的實用前景。本文主要針對二極管鉗位型三電平拓?fù)涞碾娏τ性礊V波器的跟蹤控制方法進(jìn)行了研究,為其在中高壓大容量領(lǐng)域應(yīng)用提供研究基礎(chǔ)。
　　

3、 本文對并聯(lián)型電力有源濾波器的工作原理進(jìn)行了深入分析,詳細(xì)介紹了二極管鉗位型三電平拓?fù)湓谌囔o止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,并通過坐標(biāo)變換等方式進(jìn)一步簡化其數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上,分析了二極管鉗位型三電平拓?fù)涞恼{(diào)制策略,著重分析鉗位中點電位平衡問題產(chǎn)生的原因及解決方案,并運用矢量分析的方法研究基于二極管鉗位型三電平拓?fù)涞碾娏τ性礊V波器基本工作原理。
　　 在瞬時無功功率理論體系下,文中運用同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換方式,將控制系統(tǒng)分為上層指令電流及

4、跟蹤控制兩個模塊。在上層指令電流算法的模塊中,采用了基于瞬時無功理論的諧波檢測方法。以計算ip和iq為出發(fā)點,通過Clark變換和pq變換,得到指令電流。跟蹤控制模塊的設(shè)計,以同時減小開關(guān)頻率和電流跟蹤誤差為控制目標(biāo),文中提出了一種電力有源濾波器電壓空間矢量雙滯環(huán)電流跟蹤控制的新方法。該方法直接在復(fù)平面上實施控制,能夠準(zhǔn)確給出參考電壓矢量,并結(jié)合誤差電流矢量與雙滯環(huán)選擇優(yōu)化的開關(guān)狀態(tài)輸出。
　　 針對二極管鉗位型三電平電力有源濾

5、波器直流側(cè)鉗位中點電位不平衡問題,本文在傳統(tǒng)矢量調(diào)制(SVPWM)及虛擬空間矢量調(diào)制(VSVPWM)的基礎(chǔ)上,提出了一種改進(jìn)的虛擬空間矢量調(diào)制方法,該方法通過將虛擬空間矢量分解到60°坐標(biāo)系,無需進(jìn)行扇區(qū)判斷以及大量三角函數(shù)的計算,在每一次參考電壓合成的同時即可完全解決中點電壓偏移問題。
　　 考慮到中高壓大容量電力有源濾波器單臺功率等級限制問題,本文提出了一種多組APF間協(xié)調(diào)補償?shù)娜萘肯拗扑惴?即能根據(jù)自身容量,合理分配投運的