并聯(lián)混合型有源電力濾波器設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、近些年來，隨著用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求越來越高，諧波問題越來越受到廣泛的關(guān)注。諧波的存在，降低了公用電網(wǎng)的電能質(zhì)量，是電力電子技術(shù)發(fā)展的重大障礙。混合型有源濾波器(Hybrid Active Power Filter，HAPF)綜合了無源濾波器(Passive Filter，PF)和有源濾波器(Active Power Filter，APF)的優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)不同場(chǎng)合的需求改變無源濾波器和有源濾波器的組合方式，結(jié)構(gòu)靈活多變，動(dòng)態(tài)性能好等特點(diǎn)而

2、備受關(guān)注。本文以兩電平三橋臂并聯(lián)混合型有源濾波器為研究對(duì)象，對(duì)其主電路參數(shù)設(shè)計(jì)、變流器調(diào)制算法、死區(qū)補(bǔ)償方法、電流環(huán)控制策略進(jìn)行了深入地研究。
　　本文分析HAPF拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，建立數(shù)學(xué)模型，分析不同LC濾波器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)各電流的影響，采用矢量軌跡方法，結(jié)合諧波源特性和不同LC濾波器的參數(shù)，分析HAPF系統(tǒng)直流側(cè)電壓取值。依據(jù)理論分析，以降低變流器補(bǔ)償容量為目標(biāo)，兼顧有源部分直流側(cè)電壓值，選取合適的主電路器件參數(shù)。
　　傳統(tǒng)

3、的空間矢量脈寬調(diào)制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)算法調(diào)制過程需進(jìn)行坐標(biāo)變換，扇區(qū)判斷，計(jì)算各電壓矢量作用時(shí)間和橋臂開關(guān)動(dòng)作時(shí)刻，過程繁瑣復(fù)雜，控制器運(yùn)算量大。本文以傳統(tǒng) SVPWM算法為基礎(chǔ)，依據(jù)分類算法的思想，對(duì)簡(jiǎn)化PWM算法進(jìn)行推導(dǎo)，由三相參考電壓的關(guān)系直接判斷參考電壓矢量所在扇區(qū)，并得出各橋臂的開關(guān)動(dòng)作時(shí)刻，大大減小了計(jì)算量，易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)；同時(shí)分析了死區(qū)時(shí)間對(duì)變流器輸出電壓

4、的影響，采用基于脈沖調(diào)整的死區(qū)補(bǔ)償方法，對(duì)各橋臂的開關(guān)時(shí)刻進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，抑制死區(qū)效應(yīng)帶來的不良影響。通過仿真對(duì)簡(jiǎn)化PWM算法和死區(qū)補(bǔ)償方法進(jìn)行驗(yàn)證，仿真結(jié)果證明了簡(jiǎn)化PWM算法和死區(qū)補(bǔ)償方法的有效性。
　　由于HAPF的指令電流是多種頻率正弦信號(hào)的疊加，本文采用改進(jìn)的PR控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)指令電流的無誤差跟蹤。分析了PR控制器各參數(shù)對(duì)控制器性能的影響，在此基礎(chǔ)上，總結(jié)了PR控制器參數(shù)調(diào)試的方法；結(jié)合HAPF的數(shù)學(xué)模型，得出控制系統(tǒng)的開

5、環(huán)傳遞函數(shù)，對(duì)其進(jìn)行頻率特性分析，討論采用改進(jìn)PR控制的HAPF的濾波特性；仿真驗(yàn)證采用改進(jìn)PR控制的HAPF具有較好的濾波性能。根據(jù)該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)HAPF的特殊性，分析采用電流環(huán)控制直流側(cè)電容電壓和采用二極管整流電路控制直流側(cè)電容電壓兩種方法對(duì)系統(tǒng)的影響；搭建仿真模型，對(duì)比兩種方法下系統(tǒng)各電流的特性，結(jié)合 HAPF系統(tǒng)的需求，選取合適的直流側(cè)電壓控制方法。
　　基于兩電平三橋臂并聯(lián)混合型有源濾波器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)文中所研究的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)