并聯(lián)有源電力濾波器實(shí)用關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、有源電力濾波器對(duì)于電能質(zhì)量的調(diào)整和控制將是未來最重要的的先進(jìn)手段之一，而其中，并聯(lián)型有源電力濾波器過去和將來都將占據(jù)最主流的地位。目前國(guó)內(nèi)有源電力濾波器市場(chǎng)正渴求具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和核心技術(shù)，并且價(jià)格合理的實(shí)際產(chǎn)品。本文針對(duì)最基礎(chǔ)、最實(shí)用并且最利于產(chǎn)業(yè)化的并聯(lián)有源電力濾波器進(jìn)行了較為系統(tǒng)和深入的理論與應(yīng)用研究，為其實(shí)用化奠定了較好的基礎(chǔ)。 在運(yùn)用并聯(lián)有源電力濾波器對(duì)非線性負(fù)載進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，首先需要明確補(bǔ)償策略，以便有目的和針對(duì)性地進(jìn)

2、行控制和補(bǔ)償。文中首先基于瞬時(shí)無功功率理論，研究了三相系統(tǒng)中兩種主要的補(bǔ)償控制策略，即網(wǎng)側(cè)恒功率補(bǔ)償策略和網(wǎng)側(cè)正弦電流補(bǔ)償策略。闡述了各自的機(jī)理，選擇依據(jù)和補(bǔ)償目標(biāo)。文中總結(jié)了當(dāng)前主流的諧波檢測(cè)方法，提出了一種用于諧波和無功準(zhǔn)確檢測(cè)的改進(jìn)同步坐標(biāo)系法。 本文在建立并聯(lián)有源電力濾波器數(shù)學(xué)模型(包括三相三線、電容中點(diǎn)式和四橋臂式三種拓?fù)?的基礎(chǔ)上，采用電流分解方法研究APF的直流側(cè)電容電壓波動(dòng)和被補(bǔ)償電流的諧波分布的關(guān)系。并且通過估

3、算出的直流側(cè)電容容量與電容電壓紋波的關(guān)系，將為直流側(cè)電容值的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。 并聯(lián)有源電力濾波器主電路的設(shè)計(jì)是核心環(huán)節(jié)之一。文中通過對(duì)采用滯環(huán)電流控制的電容中點(diǎn)式有源電力濾波器的工作過程研究和分析，揭示了各參數(shù)之間的相互關(guān)聯(lián)和制約關(guān)系。通過α-β兩維平面上的矢量模型和矢量圖形分析方法，基于對(duì)電流跟蹤誤差矢量的度量，推導(dǎo)出濾波器直流側(cè)電容電壓的臨界值的表達(dá)式。此外，文中還分析了電感值選取原則和取值范圍。 實(shí)時(shí)、高精度的

4、諧波檢測(cè)和控制是有源濾波器的重要部分。本文提出了一種基于DSP基波提取的混合型諧波檢測(cè)改進(jìn)方案設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)DSP主程序軟件，并解決了實(shí)際運(yùn)行中易受到的抗干擾問題。本文在改進(jìn)設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上，提出了在基于同步參考坐標(biāo)系的諧波檢測(cè)算法中引入基波相位補(bǔ)償?shù)牟呗?，以克服時(shí)延，實(shí)現(xiàn)無延遲基波分量提??；此外本文提出了基于低速率采樣設(shè)計(jì)策略對(duì)算法中對(duì)檢測(cè)性能至關(guān)重要的數(shù)字低通濾波器的設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化。 在前幾章的設(shè)計(jì)和分析基礎(chǔ)上，建立了一臺(tái)基

5、于DSP控制的并聯(lián)有源電力濾波器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，并進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究。為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)于直流側(cè)電壓閉環(huán)控制以及均壓閉環(huán)控制分別進(jìn)行了建模和分析，設(shè)計(jì)了相關(guān)的調(diào)節(jié)器；并精心設(shè)計(jì)了一套軟啟動(dòng)方案。此外，針對(duì)實(shí)際應(yīng)用問題之一，即整流電路交流側(cè)電流所具有的高特征參數(shù)：如：諧波畸變率(THD)、電流峰值以及電流變化率(di/dt)等，本文探討了采用負(fù)載交流側(cè)串接阻抗來提高有源濾波性能的方法，相對(duì)于混合型濾波方案，成本低且可操作性強(qiáng)。