影響并聯(lián)有源濾波器補(bǔ)償性能的關(guān)鍵技術(shù)及其實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、最近幾年，電力電子技術(shù)蓬勃發(fā)展，電力電子裝置得到廣泛應(yīng)用，然而在應(yīng)用過(guò)程中產(chǎn)生的諧波與無(wú)功對(duì)電網(wǎng)造成的諸多危害日漸增大。SAPF(ShuntActivePower Filter,并聯(lián)有源電力濾波器)為一種主流裝置，主要實(shí)現(xiàn)諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償功能，在電能質(zhì)量領(lǐng)域占據(jù)重要地位。如今在國(guó)內(nèi)，SAPF產(chǎn)品還未大規(guī)模推向市場(chǎng)，其補(bǔ)償性能有待提高，因此對(duì)影響其補(bǔ)償性能的關(guān)鍵技術(shù)的研究已成為研究的最前沿的課題之一。
　　本文分析了傳統(tǒng)FBD(F

2、.Buchholze M.Dpendbrock,巴布迪)諧波檢測(cè)法，然后在此基礎(chǔ)上提出改進(jìn)型的FBD法，此種方法首先是通過(guò)基波正序電壓正余弦信號(hào)取代PLL(Phase Locked Loop,鎖相環(huán))模塊，并且用基波正序電壓代替電源電壓參與等效電導(dǎo)的計(jì)算來(lái)減少檢測(cè)誤差，然后用均值濾波器取代LPF(Low Pass Filter,低通濾波器)來(lái)減小延時(shí)。仿真結(jié)果表明此方法可以實(shí)時(shí)和精確地對(duì)系統(tǒng)中各種電流分量進(jìn)行檢測(cè)。SAPF主電路參數(shù)是影

3、響補(bǔ)償性能的決定性因素之一，研究了三個(gè)重要參數(shù)（直流側(cè)電壓、交流側(cè)電感和直流側(cè)電容容量）的計(jì)算公式。首先分析了換相過(guò)程對(duì)三相橋式整流器帶阻感性負(fù)載的交流側(cè)諧波電流的影響，推導(dǎo)出考慮換相重疊角的負(fù)載電流的表達(dá)式；其次在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了直流側(cè)電壓設(shè)定值的計(jì)算公式；然后由在參考電流變化劇烈時(shí)和緩慢時(shí)，分別應(yīng)該滿足補(bǔ)償電流的變化速率要不小于參考電流變化速率和補(bǔ)償電流在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)的波動(dòng)要小于工程上的最大允許值，從而推導(dǎo)出電感的計(jì)算公式；最后利用

4、負(fù)載瞬時(shí)有功功率的交流分量是負(fù)載與SAPF之間交換的緩沖功率，推導(dǎo)出直流側(cè)電容容量的計(jì)算公式。仿真結(jié)果證明了理論推導(dǎo)的正確性和合理性。為了提高SAPF的控制性能，本文研究了兩大類控制方法：電流控制和直接功率控制。首先通過(guò)基于不定頻滯環(huán)的SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation,電壓空間矢量脈寬調(diào)制)與傳統(tǒng)滯環(huán)控制比較，得出前者在補(bǔ)償效果、開(kāi)關(guān)頻率和直流電壓利用率方面具有一定優(yōu)勢(shì)。然后提出了基于p

5、q理論的DPC(Direct Power Control,直接功率控制)策略，首先把檢測(cè)出的諧波和無(wú)功功率作為參考功率信號(hào)，再將其檢測(cè)值與濾波器輸出的諧波和無(wú)功功率的偏差送入兩個(gè)相應(yīng)的滯環(huán)比較器中，根據(jù)滯環(huán)比較器的輸出以及電源電壓矢量位置角，通過(guò)查開(kāi)關(guān)表得到所需的橋臂輸出電壓矢量對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。仿真結(jié)果表明了采用這種控制策略設(shè)計(jì)出的SAPF具有良好的諧波補(bǔ)償效果。最后提出了基于電源功率和虛擬磁鏈的DPC方法，該算法直接采用電源功率對(duì)SA

6、PF進(jìn)行控制，從而省略了負(fù)載諧波和無(wú)功的檢測(cè)及計(jì)算環(huán)節(jié)，又由于通過(guò)估計(jì)虛擬磁鏈來(lái)計(jì)算有功與無(wú)功功率，因此可省略電源側(cè)電壓傳感器。仿真結(jié)果表明了與傳統(tǒng)的DPC方法相比較，該方法系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能有效減少傳感器的數(shù)量，電源電流的畸變較小和具有更好的瞬時(shí)功率控制特性。最后，對(duì)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，在前期工作的基礎(chǔ)上改進(jìn)了硬件平臺(tái)，并且在該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上對(duì)本文研究的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了綜合實(shí)驗(yàn)。通過(guò)兩組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，表明了本文研究工作的