面向中高压场合的复合型APF关键技术研究
发布时间：2021-10-01 04:39
在电力系统中安装有源电力滤波器（Active Power Filter,APF）不仅能够减小负载电流对电网中各个环节的干扰,而且有效提高配电网的供电质量,保证电网中敏感负载的正常运行,提高电网运行稳定性。复合型APF能够同时实现串联型APF与并联型APF的全部功能,并且减小直流侧的储能要求,减小电容体积与成本,具有较好发展前景。在中高压配电网中,传统APF中工频变压器的引入却会增大APF系统的体积,降低了系统功率密度,提高了安装场地要求,为解决这一问题,本文提出一种新型复合型APF系统与对应的改进型系统控制策略,进一步降低系统体积,并有效提高系统直流母线稳定性。本文针对中高压场合下APF系统的关键技术开展研究,主要内容如下:首先,对APF的基本工作原理进行了分析,对串联型APF与并联型APF在运行中涉及到的相关技术进行了概括阐述,包括两种谐波分量提取方法,三种补偿信号参考值的产生方法以及三种谐波跟踪控制器,并对各关键技术所涉及的多种方法进行了分析与对比。第二,分析了中高压应用场合下传统复合型APF的结构与控制。首先对复合型APF的“背靠背”结构与工作原理进行了分析,“背靠背”结构中包括...
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于分布式电源的智能配电网简化结构图
湖北工业大学硕士学位论文4再次，在追求环保的今日今时，电网环境也需要得到保护，首先是保证接入电网的任何装置都具有电网友好性，从而能够在帮助电网扩容和提高灵活性与智能性的同时，不降低其鲁棒性[25]。有关谐波问题的研究可以划分为四个方面：1）与谐波有关的功率定义和功率理论的研究；2）谐波分析以及谐波影响和危害的分析；3）谐波的补偿和抑制；4）与谐波有关的测量问题和限制谐波标准的研究。本文中重点关注第1点与第3点的内容，将从谐波的检测与治理方面展开讨论与研究。1.2国内外研究现状1.2.1谐波治理的研究现状为了保证智能配电网的稳定运行，保证分布式电源的友好入网，保证敏感负载的正常运行，电能质量治理技术的研究十分关键。目前，主要有三种途径可用于解决智能配电网谐波污染问题[26]：(1)谐波源处实现治理，将谐波阻断在入网口，即在谐波源的谐波传输路径上或者谐波源附近安装谐波补偿装置；(2)对部分谐波源，比如电力电子装置来说，可以通过主动抑制，使其产生的谐波减少甚至不产生谐波；(3)在谐波传播过程中，即在传输线上有必要的地方进行谐波抑制与补偿。这部分补偿装置主要添加在电网侧，与方案（2）相比，可有效抑制配电网传输线中谐波的传播放大。由于方案（2）不能抑制谐波在传输线上的传播放大，因此不适合作为谐波抑制的主要手段。因此，基于方案（1）与（3）中的补偿原则，进行含分布式电源的智能配电网谐波管理研究，出现了多种补偿装置。(a)(b)(c)(d)(e)图1-2无源电力滤波器；（a）单调谐滤波器；（b）一阶高通滤波器；（c）二阶高通滤波器；（d）三阶高通滤波器；（e）C型滤波器
与（2）中所述类似，APF对电容储能的要求低得多，因此，电容的容值很小，电容的体积与重量（与电容额定容量成正相关）也十分小，提高了电力滤波器系统的功率密度，随着电力电子技术的发展，成本也会进一步得到降低[35-37]。1.2.2APF分类根据APF的补偿目标，可以将APF分为电流型APF和电压型APF[25-26]。在含分布式电源的智能配电网中，电流型APF的安装能够避免谐波电流源中的谐波电流或无功电流污染公共母线，其补偿目标是电流。电压型APF的安装能够避免公共母线上的电压波动影响敏感负载的正常运行，其补偿目标是电压。图1-3电流型（并联型）APF安装方式由于电流型APF在电网中的安装方式为并联，如图1-3所示，电流型APF又称为并联型APF。图中虚线框中表示并联型APF的内部系统，包括用于控制输出所需要补偿的谐波电流的电压源型变换器（VoltageSourceConverter，VSC），用于实现VSC中开关频率高频滤波的LCL滤波器，以及用于实现并网的工频变压器。当VSC的电压等级可以实现直接并网时，工频变压器可以省去。当VSC电压等级较低，无法直接与电网相连时，该工频变压器用于实现升压并网。图1-3中，APF并网点的左侧为电网电流ig，右侧为谐波电流源负载电流iL，iAPF为并联型APF的输出电流，通过控制iAPF，将iL中的谐波抵消，使谐波成分不会流入ig中，实现电流谐波的主动滤波[38-40]。由于电压型APF在电网中的安装方式为串联，如图1-4所示，电压型APF又称为串联型APF。图中虚线框中表示串联型APF的内部系统，包括用于控制输出所需要补偿的谐波电压的VSC，用于实现VSC中开关频率高频滤波的LCL滤波器，用于实现电压耦合的工频变压器，以及储能单元。与并联型APF不同，串联
【参考文献】：
期刊论文
[1]级联H桥型动态电压恢复器最优输出与能量自恢复策略研究[J]. 段青,盛万兴,郭祺,沙广林,孙勇,张丽. 电网技术. 2020(03)
[2]船舶电压敏感型负载稳压设备电压补偿策略[J]. 孙亮,徐合力,高岚. 中国航海. 2019(04)
[3]一种有源电力滤波器的改进自适应谐波检测算法[J]. 张建忠,耿治,徐帅,陈昊. 电工技术学报. 2019(20)
[4]抗频率波动的有源电力滤波器谐波补偿控制方法[J]. 王勇,刘正春,尹志勇,王文婷,程二威. 高电压技术. 2019(10)
[5]基于有源滤波的直流电网谐波抑制系统设计[J]. 邸彩芸. 电子设计工程. 2019(19)
[6]基于自适应神经网络的电网稳定性预测[J]. 赵波,田秀霞,李灿. 华东师范大学学报(自然科学版). 2019(05)
[7]基于环流抑制策略的MMC电容电压平衡控制[J]. 马秀娟,滕佳怡,姚统. 控制工程. 2019(09)
[8]采用LCL滤波器并网逆变器状态反馈有源阻尼控制研究[J]. 雷鹏娟,赵清林,韩彦龙,张海夺. 太阳能学报. 2019(08)
[9]含光伏电源的新型电气化铁道电能质量调节器[J]. 王琪,张长征,舒泳皓. 电力电容器与无功补偿. 2019(04)
[10]级联H桥混合型有源电力滤波器直流电压控制[J]. 余攀,瞿李锋,杨泽洲,李尚盛,孙建军,查晓明,常潇,雷达. 中国电机工程学报. 2019(16)
博士论文
[1]统一电能质量调节器（UPQC）的关键技术研究[D]. 王映品.华南理工大学 2017
[2]基于网侧电流检测的并联有源电力滤波器控制技术研究[D]. 王磊.太原理工大学 2017
[3]多模块有源电力滤波器并联系统若干关键技术及可靠性研究[D]. 徐群伟.浙江大学 2017
[4]模块化多机并联型低压大电流有源滤波关键技术研究[D]. 曹武.东南大学 2016
[5]高压混合型有源电力滤波器关键技术在工业中的应用研究[D]. 王少杰.湖南大学 2012
硕士论文
[1]模块化APF多台并联运行关键技术研究[D]. 万杰星.东南大学 2016
本文编号：3417172
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于分布式电源的智能配电网简化结构图
湖北工业大学硕士学位论文4再次，在追求环保的今日今时，电网环境也需要得到保护，首先是保证接入电网的任何装置都具有电网友好性，从而能够在帮助电网扩容和提高灵活性与智能性的同时，不降低其鲁棒性[25]。有关谐波问题的研究可以划分为四个方面：1）与谐波有关的功率定义和功率理论的研究；2）谐波分析以及谐波影响和危害的分析；3）谐波的补偿和抑制；4）与谐波有关的测量问题和限制谐波标准的研究。本文中重点关注第1点与第3点的内容，将从谐波的检测与治理方面展开讨论与研究。1.2国内外研究现状1.2.1谐波治理的研究现状为了保证智能配电网的稳定运行，保证分布式电源的友好入网，保证敏感负载的正常运行，电能质量治理技术的研究十分关键。目前，主要有三种途径可用于解决智能配电网谐波污染问题[26]：(1)谐波源处实现治理，将谐波阻断在入网口，即在谐波源的谐波传输路径上或者谐波源附近安装谐波补偿装置；(2)对部分谐波源，比如电力电子装置来说，可以通过主动抑制，使其产生的谐波减少甚至不产生谐波；(3)在谐波传播过程中，即在传输线上有必要的地方进行谐波抑制与补偿。这部分补偿装置主要添加在电网侧，与方案（2）相比，可有效抑制配电网传输线中谐波的传播放大。由于方案（2）不能抑制谐波在传输线上的传播放大，因此不适合作为谐波抑制的主要手段。因此，基于方案（1）与（3）中的补偿原则，进行含分布式电源的智能配电网谐波管理研究，出现了多种补偿装置。(a)(b)(c)(d)(e)图1-2无源电力滤波器；（a）单调谐滤波器；（b）一阶高通滤波器；（c）二阶高通滤波器；（d）三阶高通滤波器；（e）C型滤波器
与（2）中所述类似，APF对电容储能的要求低得多，因此，电容的容值很小，电容的体积与重量（与电容额定容量成正相关）也十分小，提高了电力滤波器系统的功率密度，随着电力电子技术的发展，成本也会进一步得到降低[35-37]。1.2.2APF分类根据APF的补偿目标，可以将APF分为电流型APF和电压型APF[25-26]。在含分布式电源的智能配电网中，电流型APF的安装能够避免谐波电流源中的谐波电流或无功电流污染公共母线，其补偿目标是电流。电压型APF的安装能够避免公共母线上的电压波动影响敏感负载的正常运行，其补偿目标是电压。图1-3电流型（并联型）APF安装方式由于电流型APF在电网中的安装方式为并联，如图1-3所示，电流型APF又称为并联型APF。图中虚线框中表示并联型APF的内部系统，包括用于控制输出所需要补偿的谐波电流的电压源型变换器（VoltageSourceConverter，VSC），用于实现VSC中开关频率高频滤波的LCL滤波器，以及用于实现并网的工频变压器。当VSC的电压等级可以实现直接并网时，工频变压器可以省去。当VSC电压等级较低，无法直接与电网相连时，该工频变压器用于实现升压并网。图1-3中，APF并网点的左侧为电网电流ig，右侧为谐波电流源负载电流iL，iAPF为并联型APF的输出电流，通过控制iAPF，将iL中的谐波抵消，使谐波成分不会流入ig中，实现电流谐波的主动滤波[38-40]。由于电压型APF在电网中的安装方式为串联，如图1-4所示，电压型APF又称为串联型APF。图中虚线框中表示串联型APF的内部系统，包括用于控制输出所需要补偿的谐波电压的VSC，用于实现VSC中开关频率高频滤波的LCL滤波器，用于实现电压耦合的工频变压器，以及储能单元。与并联型APF不同，串联
【参考文献】：
期刊论文
[1]级联H桥型动态电压恢复器最优输出与能量自恢复策略研究[J]. 段青,盛万兴,郭祺,沙广林,孙勇,张丽. 电网技术. 2020(03)
[2]船舶电压敏感型负载稳压设备电压补偿策略[J]. 孙亮,徐合力,高岚. 中国航海. 2019(04)
[3]一种有源电力滤波器的改进自适应谐波检测算法[J]. 张建忠,耿治,徐帅,陈昊. 电工技术学报. 2019(20)
[4]抗频率波动的有源电力滤波器谐波补偿控制方法[J]. 王勇,刘正春,尹志勇,王文婷,程二威. 高电压技术. 2019(10)
[5]基于有源滤波的直流电网谐波抑制系统设计[J]. 邸彩芸. 电子设计工程. 2019(19)
[6]基于自适应神经网络的电网稳定性预测[J]. 赵波,田秀霞,李灿. 华东师范大学学报(自然科学版). 2019(05)
[7]基于环流抑制策略的MMC电容电压平衡控制[J]. 马秀娟,滕佳怡,姚统. 控制工程. 2019(09)
[8]采用LCL滤波器并网逆变器状态反馈有源阻尼控制研究[J]. 雷鹏娟,赵清林,韩彦龙,张海夺. 太阳能学报. 2019(08)
[9]含光伏电源的新型电气化铁道电能质量调节器[J]. 王琪,张长征,舒泳皓. 电力电容器与无功补偿. 2019(04)
[10]级联H桥混合型有源电力滤波器直流电压控制[J]. 余攀,瞿李锋,杨泽洲,李尚盛,孙建军,查晓明,常潇,雷达. 中国电机工程学报. 2019(16)
博士论文
[1]统一电能质量调节器（UPQC）的关键技术研究[D]. 王映品.华南理工大学 2017
[2]基于网侧电流检测的并联有源电力滤波器控制技术研究[D]. 王磊.太原理工大学 2017
[3]多模块有源电力滤波器并联系统若干关键技术及可靠性研究[D]. 徐群伟.浙江大学 2017
[4]模块化多机并联型低压大电流有源滤波关键技术研究[D]. 曹武.东南大学 2016
[5]高压混合型有源电力滤波器关键技术在工业中的应用研究[D]. 王少杰.湖南大学 2012
硕士论文
[1]模块化APF多台并联运行关键技术研究[D]. 万杰星.东南大学 2016
本文编号：3417172
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