有源电力滤波器的谐波检测与控制仿真研究

发布时间：2020-07-31 11:09

【摘要】：随着目前电力电子设备的广泛应用,电力系统谐波污染日益严重。谐波污染对电力系统的运行、电能的产生以及传输都有一定的危害,采用有源电力滤波器治理谐波污染是当前最为有效方法之一,本文针对有源电力滤波器做了以下研究:本文以瞬时无功功率理论为基础,对p-q检测法和ip-iq检测法进行了原理分析,并且对两种检测方法的适用条件与局限性进行了分析。在三相电压不对称情况下,通过旋转向量理论对ip-iq检测法进行推导分析,ip-iq检测到的基波正序有功分量有一定的误差,提出了一种改进检测方法。在畸变电压下,对p-q检测法与ip-iq检测法进行仿真实验,通过仿真结果验证了对这两种检测方法影响理论分析的正确性。接着在三相电压不对称情况下,对p-q检测法、ip-iq检测法以及改进检测法进行仿真实验,通过仿真结果验证了改进检测法的正确性。最后介绍了有源滤波器常用的电流控制方法,对电流控制主要的两种方法滞环与三角波控制进行了原理分析,并对三角波比较方式搭建了仿真模型,通过仿真结果进行验证。针对传统的滞环控制方法,因为固定环宽的原因,开关通断的频率变化较大,因此针对环宽的固有缺点,将滞环控制的滞环比较器环宽设计成变环宽,分析了变环宽滞环控制的原理、基本结构、以及变环宽的电路设计。并分别对这两种滞环电流控制搭建仿真模型,进行仿真比较。改进后的滞环控制开关效果也得到改善,变环宽滞环电流控制的补偿精度也更优越。
【学位授予单位】：上海电机学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM761
【图文】：

有源电力滤波器(Active Power Filter，APF)存在多种分类标准，按照补偿相数的多少划分，主要有单相制、三相三线制以及三相四线制三种。或者按照连入电网的形式划分，主要有并联型、串联型和串并联型三种[44]，如图 2-1 展示了其不同分类方式。2.1.2 串联型有源电力滤波器串联型，主要是指有源电力滤波装置的主电路与负载以串联的方式连入电网[45]。区别于并联型 APF，串联型 APF 等同于一个受控电压源，主要负责对电网的谐波电压进行补偿，其能够形成一个同电网谐波电压大小一致且反向的谐波分量利用此接入电网的谐波分量对谐波电压进行抵消，防止电网电压出现畸变，由此维持电网的稳定工作[46]。图 2-2（a）展示了单独接入串联 APF 的情况，其能够有效抑制电压谐波，同时对三相电压进行平衡，然而因为此种设备的损耗过高且构造复杂，所以现今该种设备较少在学术研究和生产生活中使用，而大多数学术研究较为关注同 LC 滤波装置组合使用的串联型 APF，见图 2-2（b）。

上海电机学院硕士学位论文一致极性却相反的谐波分量，接入电网的该谐波分量能够对谐波电流进行抵消，防止电网电流出现畸变，由此维持电网的安全运行[48]。同时，其能够产生无功电流。图 2-3（a）展示了单独使用的并联型 APF，它能够高效地完成投切和多重化等动作且功能多样，如果配合科学的控制手段能够实现多种补偿功能，然而其交流侧的基波电压主要通过变压器或直接施加到变流器端，再加上补偿电流大多来自变流器，因此对于变流器的容量提出了一定的要求，从而确保装置的运行效率，这也是该种装置的主要缺陷[49]。图 2-3（b）展示了同 LC 滤波装置组合使用的并联 APF，在补偿同一谐波的谐波源时，需要尽可能降低 APF 的容量，由此提升补偿设备的容量与频带。

图 2-4 串并联有源电力滤波器Fig.2-4 Series parallel active power filter有源电力滤波器的基本原理有源电力滤波装置的工作原理如图 2-5 所示，当中负载在通电工作一段成谐波，同时消耗无功功率，等同于一个谐波源。APF 系统主要包含了的形成电路和指令电流的运算电路两个部分[52]。后者主要用以测量补偿波和无功电流分量，前者则主要包含了主电路、驱动电流和控制电路三成，主要用途是结合指令电流运算电路所得的待补偿谐波的值，基于实供补偿电流[53]。1Ici

【参考文献】

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本文编号：2776393