基于二極管鉗位型三電平拓撲的電力有源濾波器跟蹤控制研究.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,嚴重影響著供、用電設(shè)備的安全經(jīng)濟運行。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)兩電平拓撲的電力有源濾波器難以實現(xiàn)對中高壓非線性負載的諧波補償。而自日本學(xué)者A

2、.Nabae提出中點鉗位型(Neutral-Point Clamped,NPC)三電平拓撲后,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撲的電力有源濾波器的跟蹤控制方法進行了研究,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行了深入分析,詳細介紹了二極管鉗位型三電平拓撲在三相靜止坐標系下的數(shù)學(xué)模型,并通過坐標變換等方式進一步簡化其數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上,分析了二極管鉗位型三電平拓撲的調(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撲的電力有源濾波器基本工作原理。
　　 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,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°坐標系,無需進行扇區(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