有源電力濾波器濾波技術(shù)及其補(bǔ)償特性的研究.pdf

1、有源電力濾波器是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波和補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置。快速而準(zhǔn)確地檢測出諧波和無功，是有源電力濾波器實(shí)現(xiàn)有效補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)和前提。對(duì)諧波和無功進(jìn)行準(zhǔn)確的跟蹤和預(yù)測，然后根據(jù)預(yù)測值進(jìn)行補(bǔ)償是提高檢測精度的有效方法。對(duì)有源電力濾波器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)并研究其諧波補(bǔ)償特性是降低成本的有效措施。本文旨在研究有源電力濾波器新的諧波電流檢測和預(yù)測方法，新的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，新的諧波源建模方法，以及有源電力濾波器對(duì)諧波源的補(bǔ)償特性。為研究新型低成本

2、和高濾波性能的有源電力濾波器奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)。 首先，本文介紹了基于瞬時(shí)無功功率理論的p、q算法和ip、iq算法，以及該算法在單相、三相電路中任意次諧波和無功檢測中的應(yīng)用。提出了基于ip、iq運(yùn)算方式的改進(jìn)型單相和三相電路諧波電流檢測方法。改進(jìn)后的單相電路諧波電流檢測方法省去了矩陣運(yùn)算電路，電路結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)成本低。改進(jìn)后的三相電路諧波電流檢測方法不僅檢測精度高，諧波補(bǔ)償效果好，而且降低了檢測系統(tǒng)中各主要參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的靈敏度。提

3、出了四相輸電諧波電流檢測方法，該方法首先將a、b、c、d四相電路分解成ab和cd兩組，然后運(yùn)用ip、iq方法對(duì)每一組的諧波電流分別進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而求出每相諧波電流。該方法與三相電路諧波電流檢測方法相比省去了三相變兩相和兩相還原成三相環(huán)節(jié)，與單相電路諧波電流檢測方法相比省去了構(gòu)筑三相電路環(huán)節(jié)。將該理論對(duì)諧波的檢測范圍由單相、三相電路擴(kuò)展到了四相電路，大大拓寬了該理論的應(yīng)用范圍，具有原理簡單，檢測精度高和穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，為四相輸電的實(shí)際應(yīng)用和

4、檢測抑制諧波奠定了基礎(chǔ)。 其次，本文介紹了LMS算法、歸一化LMS和簡化LMS算法，并對(duì)LMS算法收斂系數(shù)的取值范圍和穩(wěn)態(tài)性能進(jìn)行了分析。介紹了一種基于頻譜搬移原理的自適應(yīng)諧波電流檢測方法。接著，提出了一種改進(jìn)型自適應(yīng)諧波電流檢測方法，該方法結(jié)構(gòu)簡單，便于實(shí)現(xiàn)，通過適當(dāng)選擇積分器的比例系數(shù)K，可以大大地提高諧波電流的檢測精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。 再次，本文介紹了有源電力濾波器中各部分和各個(gè)過程存在的延時(shí)，以及延時(shí)對(duì)其性能的影

5、響。接著介紹了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的諧波預(yù)測方法等傳統(tǒng)預(yù)測方法，它們都存在著要先建立數(shù)據(jù)序列的模型，然后根據(jù)模型進(jìn)行計(jì)算和預(yù)測，因而誤差較大。為此，本文提出了一種基于加權(quán)一階局域理論的諧波電流預(yù)測方法，使得可以不必事先建立模型，而直接根據(jù)數(shù)據(jù)序列本身所計(jì)算出來的客觀規(guī)律進(jìn)行預(yù)測，這樣可以避免預(yù)測的人為主觀性，大大提高了預(yù)測的精度和可信度。該方法在t時(shí)刻預(yù)測出t+2時(shí)刻的諧波電流與其理想值的偏差值，通過選擇t+1時(shí)刻的控制策略，利用加權(quán)最小二

6、乘法使得在t+2時(shí)刻該偏差值為最小，從而實(shí)現(xiàn)了兩步預(yù)測的無時(shí)延控制。將中心點(diǎn)的空間距離作為一個(gè)擬合參數(shù)引入預(yù)測過程，提高了預(yù)測精度和消噪能力。 然后，本文介紹了并聯(lián)混合型有源電力濾波器的工作原理，有源電力濾波器中低通濾波器參數(shù)的分頻段優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，以及逆變器直流側(cè)電容的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。提出了一種基于交互式多目標(biāo)遺傳算法的無源濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，該方法用遺傳算法對(duì)無源濾波器的參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化，通過非精確偏好信息引導(dǎo)遺傳搜索，獲得與

7、決策者意愿吻合的解集，較好地實(shí)現(xiàn)了無源濾波器成本、電壓電流諧波和無功功率補(bǔ)償?shù)亩嗄繕?biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。接著分析了有源電力濾波器常用的三種控制方法及其它們各自的優(yōu)、缺點(diǎn)。本文采用復(fù)合控制方法，不但可以有效地改善整套濾波系統(tǒng)的抑制諧波效果，抑制無源濾波器和電網(wǎng)感抗之間發(fā)生串、并聯(lián)諧振，而且可以改善電網(wǎng)諧波電壓對(duì)有源電力濾波器的不良影響，有助于降低有源電力濾波器的容量。 最后，本文在分析幾種常見而重要諧波源特性的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出了在諧波環(huán)境下電