有源電力濾波器直流側電容電壓控制及軟起動研究.pdf

1、當前，電力電子技術以安全、節(jié)約、方便等特點，以快速可控的電能變換為研究和使用對象，越來越多地應用到工業(yè)控制領域，大大地提高了人們生活水平的舒適性。但由于其中相當一部分非線性負載中含有諧波，給工業(yè)、居民日常生活需要等供電質量安全造成了嚴重的污染。APF(Active Power Filter,有源電力濾波器)可以有效改善電能質量，在抑制動態(tài)諧波和補償無功方面效果顯著。APF投入電網時系統(tǒng)存在電壓沖擊和電流沖擊問題。由于APF系統(tǒng)復雜性，需

2、要更為先進、有效的控制策略。對APF進行軟啟動設計可以避免電壓沖擊和電流沖擊對系統(tǒng)的影響。針對傳統(tǒng)PI控制的缺點，本文提出專家PI控制和多PI控制兩種改進型算法。與傳統(tǒng)PI控制算法進行比較，仿真結果表明兩種方法更具有效性和優(yōu)越性。
　　本研究主要內容包括：⑴以三相電壓型APF為例，介紹了APF的分類、系統(tǒng)構成及原理，分析常用的諧波檢測方法并重點討論基于瞬時無功功率的諧波檢測。這些數學模型的推導及原理討論為控制策略及軟啟動的研究奠定

3、了理論基礎。確定了交流側電感、直流側電容以及電容電壓等主電路參數的取值。⑵介紹直流側電容電壓控制的理論基礎（能量交換守恒定律），分析電壓波動的原因，對直流側電容電壓PI控制作了詳細介紹，計算傳遞函數并給出參數計算方法。APF仿真模型基于常規(guī)PI控制實現對直流側電容電壓控制。⑶提出了一種改進型專家PI控制，詳細論述了專家PI控制的組成、原理和PI參數調整規(guī)則，對該方法進行仿真。仿真結果表明，與常規(guī)PI控制下直流側電容電壓啟動控制相比，改進

4、型專家PI控制可以基本消除系統(tǒng)的超調量和振蕩。⑷分析APF軟啟動的必要性，從硬件和軟件方面介紹幾種方法解決APF啟動時的電壓過沖問題。從器件本身考慮，電容電壓取值越大，電壓沖擊越小，系統(tǒng)越穩(wěn)定。結合已有的方法，提出一種改進型多PI控制器控制APF軟啟動，并對該方法進行仿真驗證，該方法可以保證APF平穩(wěn)啟動。通過與專家PI對比分析，得出兩種方法的優(yōu)缺點。仿真結果表明，采用專家PI控制電容電壓啟動效果好，設計較為復雜，多PI控制選取參數少，