有源電力濾波器及其在電氣化鐵道電能質(zhì)量控制中的應(yīng)用.pdf

1、隨著電力系統(tǒng)和牽引供電系統(tǒng)的發(fā)展，人們對電能質(zhì)量的要求越來越高，電氣化鐵道牽引負(fù)荷大都為相控整流型負(fù)荷，具有功率因數(shù)低、諧波含量高、負(fù)序電流大等特點(diǎn)，對公用電網(wǎng)產(chǎn)生的影響較大，必須采取措施來改善電能質(zhì)量。有源電力濾波器作為改善電能質(zhì)量的有效手段之一，能較好地適應(yīng)系統(tǒng)的變化，研究有源電力濾波器并把它應(yīng)用于電氣化鐵道電能質(zhì)量的改善中具有理論意義和實(shí)用價(jià)值。 本文從矢量空間出發(fā)，在三維空間中建立坐標(biāo)變換系統(tǒng)，通過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，得出三

2、維空間中兩個(gè)不同坐標(biāo)系的等價(jià)變換關(guān)系，該變換系數(shù)即是瞬時(shí)無功功率理論所用坐標(biāo)變換系數(shù)，新的坐標(biāo)變換系統(tǒng)為理解瞬時(shí)無功功率理論所用坐標(biāo)變換提供了指導(dǎo)。從電路理論的旋轉(zhuǎn)相量出發(fā)，本文分析了基于瞬時(shí)無功功率理論的ip-iq諧波電流檢測方法的檢測原理，推導(dǎo)得出瞬時(shí)有功和無功電流的直流分量反映基波電流的信息，克服了直接代入推導(dǎo)法的計(jì)算繁瑣并解決了畸變電壓下要區(qū)分序電流的難題。 本文分析了ip-iq法檢測基波及基波有功電流產(chǎn)生誤差的原因，在

3、改進(jìn)直流側(cè)電容電壓控制方案和新的基波有功電流檢測方法的基礎(chǔ)上，提出了一種工頻、任意相位的無鎖相環(huán)方案，完善了工頻、零相位的傳統(tǒng)無鎖相環(huán)方案，解決了畸變電壓下無鎖相環(huán)的基波有功電流檢測問題，實(shí)現(xiàn)了畸變電壓下無鎖相環(huán)方式諧波無功的綜合補(bǔ)償。論文從概率的角度探討了直流側(cè)電容電壓參考值的選取原則，得出“直流側(cè)參考電壓應(yīng)滿足大于三倍系統(tǒng)電壓峰值僅僅是有源電力濾波器正常工作的充分條件”的結(jié)論，對實(shí)際APF設(shè)計(jì)時(shí)器件的選取具有指導(dǎo)意義。 本文

4、對基于正余弦函數(shù)正交特性的單相電路基波電流分離檢測法進(jìn)行了改進(jìn)，解決了單相電路畸變電壓下無鎖相環(huán)的基波有功電流檢測問題。論文提出了一種新的應(yīng)用瞬時(shí)無功功率理論的單相電路諧波電流直接檢測方法，不需要延時(shí)環(huán)節(jié)構(gòu)造三相系統(tǒng)來解決單相電路諧波電流的檢測問題，減小了諧波電流檢測的延時(shí)誤差。本文通過頻域下基于相量表示的對稱分量法，對時(shí)域下基于瞬時(shí)值表示的對稱分解算法進(jìn)行了證明，為三相不對稱負(fù)荷正序基波電流的檢測提供了依據(jù)。 結(jié)合時(shí)域下的對稱

5、分解算法，本文提出了一種采用有源電力濾波器實(shí)現(xiàn)電氣化鐵道不對稱負(fù)荷諧波、無功和負(fù)序電流的綜合補(bǔ)償方案。該方案以電力系統(tǒng)三相側(cè)電流為正序基波有功電流為目標(biāo)，采用低壓側(cè)安裝兩套共用一個(gè)檢測電路的單相有源電力濾波器裝置來實(shí)現(xiàn)。檢測電路檢測到三相繞組(牽引側(cè)為兩相繞組的虛擬第三相繞組)的指令補(bǔ)償電流，再按照牽引變壓器三相側(cè)電流與兩供電臂電流間的關(guān)系式來分配兩供電臂的指令補(bǔ)償電流，由兩套單相有源電力濾波器裝置分別產(chǎn)生以實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。通過以實(shí)測變電所電