有源電力濾波器濾波技術(shù)及其補償特性的研究.pdf

1、有源電力濾波器是一種用于動態(tài)抑制諧波和補償無功的新型電力電子裝置?？焖俣鴾蚀_地檢測出諧波和無功，是有源電力濾波器實現(xiàn)有效補償?shù)幕A和前提。對諧波和無功進行準確的跟蹤和預測，然后根據(jù)預測值進行補償是提高檢測精度的有效方法。對有源電力濾波器進行優(yōu)化設計并研究其諧波補償特性是降低成本的有效措施。本文旨在研究有源電力濾波器新的諧波電流檢測和預測方法，新的參數(shù)優(yōu)化設計方法，新的諧波源建模方法，以及有源電力濾波器對諧波源的補償特性。為研究新型低成本

2、和高濾波性能的有源電力濾波器奠定理論和技術(shù)基礎。 首先，本文介紹了基于瞬時無功功率理論的p、q算法和ip、iq算法，以及該算法在單相、三相電路中任意次諧波和無功檢測中的應用。提出了基于ip、iq運算方式的改進型單相和三相電路諧波電流檢測方法。改進后的單相電路諧波電流檢測方法省去了矩陣運算電路，電路結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)成本低。改進后的三相電路諧波電流檢測方法不僅檢測精度高，諧波補償效果好，而且降低了檢測系統(tǒng)中各主要參數(shù)對系統(tǒng)的靈敏度。提

3、出了四相輸電諧波電流檢測方法，該方法首先將a、b、c、d四相電路分解成ab和cd兩組，然后運用ip、iq方法對每一組的諧波電流分別進行計算，進而求出每相諧波電流。該方法與三相電路諧波電流檢測方法相比省去了三相變兩相和兩相還原成三相環(huán)節(jié)，與單相電路諧波電流檢測方法相比省去了構(gòu)筑三相電路環(huán)節(jié)。將該理論對諧波的檢測范圍由單相、三相電路擴展到了四相電路，大大拓寬了該理論的應用范圍，具有原理簡單，檢測精度高和穩(wěn)定性好等特點，為四相輸電的實際應用和

4、檢測抑制諧波奠定了基礎。 其次，本文介紹了LMS算法、歸一化LMS和簡化LMS算法，并對LMS算法收斂系數(shù)的取值范圍和穩(wěn)態(tài)性能進行了分析。介紹了一種基于頻譜搬移原理的自適應諧波電流檢測方法。接著，提出了一種改進型自適應諧波電流檢測方法，該方法結(jié)構(gòu)簡單，便于實現(xiàn)，通過適當選擇積分器的比例系數(shù)K，可以大大地提高諧波電流的檢測精度和動態(tài)響應速度。 再次，本文介紹了有源電力濾波器中各部分和各個過程存在的延時，以及延時對其性能的影

5、響。接著介紹了基于神經(jīng)網(wǎng)絡理論的諧波預測方法等傳統(tǒng)預測方法，它們都存在著要先建立數(shù)據(jù)序列的模型，然后根據(jù)模型進行計算和預測，因而誤差較大。為此，本文提出了一種基于加權(quán)一階局域理論的諧波電流預測方法，使得可以不必事先建立模型，而直接根據(jù)數(shù)據(jù)序列本身所計算出來的客觀規(guī)律進行預測，這樣可以避免預測的人為主觀性，大大提高了預測的精度和可信度。該方法在t時刻預測出t+2時刻的諧波電流與其理想值的偏差值，通過選擇t+1時刻的控制策略，利用加權(quán)最小二

6、乘法使得在t+2時刻該偏差值為最小，從而實現(xiàn)了兩步預測的無時延控制。將中心點的空間距離作為一個擬合參數(shù)引入預測過程，提高了預測精度和消噪能力。 然后，本文介紹了并聯(lián)混合型有源電力濾波器的工作原理，有源電力濾波器中低通濾波器參數(shù)的分頻段優(yōu)化設計方法，以及逆變器直流側(cè)電容的優(yōu)化設計方法。提出了一種基于交互式多目標遺傳算法的無源濾波器優(yōu)化設計方法，該方法用遺傳算法對無源濾波器的參數(shù)進行多目標優(yōu)化，通過非精確偏好信息引導遺傳搜索，獲得與

7、決策者意愿吻合的解集，較好地實現(xiàn)了無源濾波器成本、電壓電流諧波和無功功率補償?shù)亩嗄繕藘?yōu)化設計。接著分析了有源電力濾波器常用的三種控制方法及其它們各自的優(yōu)、缺點。本文采用復合控制方法，不但可以有效地改善整套濾波系統(tǒng)的抑制諧波效果，抑制無源濾波器和電網(wǎng)感抗之間發(fā)生串、并聯(lián)諧振，而且可以改善電網(wǎng)諧波電壓對有源電力濾波器的不良影響，有助于降低有源電力濾波器的容量。 最后，本文在分析幾種常見而重要諧波源特性的基礎上，推導出了在諧波環(huán)境下電