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混合有源滤波器控制策略研究

发布时间:2018-08-07 21:18
【摘要】:随着电力电子设备的广泛应用,电力系统中的谐波问题日益严重,混合有源滤波器(HAPF)能较好实现谐波电流的实时跟踪和动态治理,同时具有无源滤波器(PF)造价低和有源滤波器(APF)性能好的优点。研究混合有源滤波器控制策略,保证滤波效果的同时,充分发挥有源滤波器和无源滤波器各自的优势,具有十分重要的意义。分析了混合有源滤波器的四种主要拓扑,其中APF和PF电感并联结构混合有源滤波器具有良好的拓扑优势,综合性能较优。对该结构混合有源滤波器已有的比例控制、有源调谐控制、广义积分控制和广义PI控制四种控制策略进行了分析,并提出了基于输出电压校正的控制策略,该方法具有控制稳定、谐波滤除率高、受背景谐波影响小和参数选择简单的优点,克服了已有控制策略的不足。为了对APF输出各次谐波电流的有效值进行控制,在基于电压校正的控制策略基础上,提出了基于输出电流校正的控制策略,在控制中加入了APF输出电流的控制环节,实现对APF输出各次谐波电流有效值的有效控制。为了减小APF输出的基波电流,提出了一种基于功率控制的直流侧电压控制方法,在APF吸收相同基波有功功率的情况下,使APF输出的基波电流最小,进一步降低了APF容量。根据所提出谐波控制方法和直流侧电压控制方法中APF输出电压参考值的计算特点,选择滑窗DFT方法作为系统剩余谐波电流和基波电压的检测方法,在此基础上给出了三角运算和迭代运算两种计算APF输出电压参考值的具体方法,通过仿真验证了上述方法的有效性。分析了APF与PF电感并联结构混合有源滤波器在大容量场合单独投运时,5次谐波短时放大和直流侧电压难以控制的问题,提出了与5次无源滤波器联合投运的解决方案,指出适当提高无源滤波器的品质因数能够减小APF的基波电流;仿真结果表明,与较小容量的5次无源滤波器联合投运就能够有效减小5次谐波短时放大、实现电压的稳定控制,适当提高无源滤波器的品质因数能够有效减小APF的基波电流。
[Abstract]:With the wide application of power electronic equipment, the harmonic problem in power system is becoming more and more serious. The hybrid active power filter (HAPF) can realize the real-time tracking and dynamic treatment of harmonic current. At the same time, it has the advantages of low cost of passive filter (PF) and good (APF) performance of active filter. It is of great significance to study the control strategy of hybrid active power filter (HAPF) to ensure the filtering effect and to give full play to the advantages of APF and passive filter. Four main topologies of hybrid active power filter (HAPF) are analyzed. Among them, APF and PF inductors with shunt structure have good topology advantages and better comprehensive performance. The existing control strategies of the hybrid active power filter (HAPF), such as proportional control, active tuning control, generalized integral control and generalized Pi control, are analyzed, and a control strategy based on output voltage correction is proposed. This method has the advantages of stable control, high harmonic filtering efficiency, little influence by background harmonics and simple parameter selection, which overcomes the shortcomings of existing control strategies. In order to control the effective value of APF output harmonic current, based on the control strategy based on voltage correction, the control strategy based on output current correction is put forward, and the control link of APF output current is added to the control. The effective value of APF output harmonic current is controlled effectively. In order to reduce the fundamental current output from APF, a DC side voltage control method based on power control is proposed. Under the condition that APF absorbs the same fundamental active power, the fundamental current output of APF is minimized and the APF capacity is further reduced. According to the calculation characteristics of the APF output voltage reference value in the proposed harmonic control method and DC side voltage control method, the sliding window DFT method is chosen as the detection method of the residual harmonic current and the fundamental voltage of the system. On this basis, two specific methods of calculating the output voltage reference value of APF are given, which are triangulation and iterative operation, and the effectiveness of the above method is verified by simulation. In this paper, the problems of APF and PF inductor shunt hybrid active power filter (HAPF) are analyzed, and the problems of short time harmonic amplification and DC side voltage control are analyzed, and the solution of combined operation with 5 times passive filter is put forward. It is pointed out that the fundamental current of APF can be reduced by properly increasing the quality factor of the passive filter, and the simulation results show that the combined operation with the 5 order passive filter with smaller capacity can effectively reduce the 5 th harmonic short time amplification and realize the stable control of the voltage. Improving the quality factor of the passive filter can effectively reduce the fundamental current of APF.
【学位授予单位】:华北电力大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN713.8;TM761

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本文编号:2171375

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