高壓大容量交流有源電力濾波器的研究.pdf

1、本文針對10kV～35kV 高壓交流配電系統中日益嚴重的諧波與無功危害，在全面總結國內外有關高壓大容量交流有源電力濾波器方案并分析其存在不足的基礎上，將傳統變壓器理論與現代電力電子技術有機地結合起來，提出了三種新型的適用于高壓交流配電系統的有源電力濾波技術新方案，通過理論推導、仿真分析和實驗結果論證了這三種新方案的正確性、有效性和實用性，為高壓大容量交流有源電力濾波器的工程應用奠定了一定的基礎。全文研究的內容主要涉及六個方面：

2、1、為了解決有源電力濾波器的大容量問題，提出一種變壓器二次側多補償繞組的結構。將此變壓器應用于基于基波磁通補償的串聯混合型有源電力濾波器中，成功地研制了一套100kVA 的實驗樣機。實時檢測串聯變壓器一次側的基波電流，根據基波磁通補償條件，得到基波補償電流的指令信號，通過電力電子變流器跟蹤產生基波補償電流注入到二次側多個補償繞組中，使得串聯變壓器對基波電流呈現很小的一次側漏阻抗，對諧波電流呈現很大的一次側自阻抗，從而迫使負載諧波電流流入

3、無源濾波器支路。通過采用三個獨立的單相變壓器的結構，該有源電力濾波器在三相負載嚴重不平衡時，也能具有極好的諧波抑制能力。該有源電力濾波器中各變流器結構完全相同，通過模塊化設計很容易實現。通過將此有源電力濾波器與TCR 聯合使用，可以實現諧波抑制與無功功率補償相結合。 2、提出一種基于線性并聯變壓器諧波阻抗控制的并聯型有源電力濾波器新方案。 實時檢測并聯變壓器一次側的諧波電流，根據諧波補償條件，得到諧波補償電流的指令信號，

4、通過電力電子變流器跟蹤產生諧波補償電流注入到二次側補償繞組中，使得并聯變壓器對諧波電流呈現近似為零的低阻抗，對基波電流呈現很大的一次側自阻抗，從而輸導系統中的諧波電流流入并聯變壓器支路。并聯變壓器鐵心開有氣隙，工作在較低的磁密狀態(tài)，該工作點位于B-H 曲線的線性段，以確保濾波效果。通過并聯變壓器降壓隔離，該有源電力濾波器中的功率半導體開關器件始終工作在安全范圍之內，確保了裝置的安全性、可靠性。通過采用并聯變壓器二次側多補償繞組的結構，可

5、以大大提高有源電力濾波器的容量。 3、提出一種基于線性并聯變壓器諧波阻抗控制與基波阻抗可調的并聯混合型有源電力濾波器新方案。實時檢測并聯變壓器一次側的諧波電流與基波電流，根據恒定的諧波補償系數與實時變化的基波補償系數，計算出補償電流的指令信號，通過電力電子變流器跟蹤產生補償電流注入到二次側補償繞組中，使得并聯變壓器對諧波電流呈現近似為零的低阻抗，對基波電流呈現連續(xù)無級可調的電抗。因而，該有源電力濾波器不僅能夠有效地輸導系統中的諧

6、波電流流入并聯變壓器支路，與無源濾波器相結合，還能夠實時補償系統的無功功率。同樣通過采用并聯變壓器二次側多補償繞組的結構來提高有源電力濾波器的容量。 4、提出三種單相有源電力濾波器指令電流的提取方法，即基于LC 并聯諧振的基波電流檢測方法、基于開關電容濾波器的基波電流檢測方法、基于單相d-q 變換的諧波電流檢測方法及其改進電路。針對基于諧波阻抗控制的并聯型有源電力濾波器和基于諧波阻抗控制與基波阻抗可調的并聯混合型有源電力濾波器獨

7、特的工作原理，提出一種指令電流離線檢測方法，此檢測方法由于不存在延時而具有理想的快速性。通過采用三相各自獨立檢測的策略，這些檢測方法同樣可以用于三相有源電力濾波器。 5、對本文提出的三種有源電力濾波器建立了精確的數學模型，推導出通用的傳遞函數，給出了系統穩(wěn)定的充要條件。結合實驗樣機應用情況，對有源電力濾波器中應用最廣泛的瞬時值比較電流非線性控制和三角波比較電流線性控制進行了研究。 6、對本文三種實驗樣機中涉及到的輔助電路