三相四開關并聯(lián)型有源電力濾波器的理論與應用研究.pdf

1、隨著電力電子技術的飛速發(fā)展，各種大功率開關器件得到了廣泛應用。它們一方面給電能的變換應用帶來了方便，另一方面又給電力系統(tǒng)帶來了繁重的無功控制和諧波治理問題。有源電力濾波器（active power filter，APF）憑借其特有的優(yōu)勢，對電網(wǎng)無功控制和諧波治理等的作用已經(jīng)得到公認，對APF的研究也已成為電力電子應用技術中的一個重大課題。 但目前APF在國內(nèi)的應用還遠沒達到成熟階段，很多問題有待于進一步研究和完善，比如如何得到一

2、個更加經(jīng)濟的APF解決方案以適應中低壓電網(wǎng)，如何在非理想工況下保證APF的有效運行，如何更快地實現(xiàn)APF的產(chǎn)品化，如何處理APF在應用中所面對的一些工程性質(zhì)問題等。 基于以上背景，本文首先對APF的典型拓撲結構進行了詳細的分析，在此基礎上提出應該按照細分市場的應用需求對APF進行更加有針對性的分類，并從產(chǎn)品化與經(jīng)濟性的角度考慮，提出了采用低成本的三相四開關并聯(lián)型APF以適應低壓中小容量諧波無功治理需求的解決方案。 文章分

3、別對三相四開關并聯(lián)型APF的電流檢測、輸出控制、產(chǎn)品實現(xiàn)及工程應用等問題進行了深入的研究，相關研究成果證明了三相四開關并聯(lián)型APF功能與性能的有效性。同時通過對三相四開關并聯(lián)型APF的研究，給APF的經(jīng)濟性研究與工程化應用提供了一種新的思路與探索途徑，對APF的發(fā)展有著重要的理論與實踐指導作用。 本文對三相四開關并聯(lián)型APF的指令電流確定方法進行了研究，提出了基于直流母線電壓信息的指令電流確定方法。采用直接將期望得到的電網(wǎng)正序基

4、波電流作為三相四開關并聯(lián)型APF指令電流信號的控制方法。 通過引入模糊PI控制器，進一步提高了檢測算法的響應速度和自適應能力。引入了正序基波電流幅值校正環(huán)節(jié)和正序基波電壓相角檢測器，以保證在電網(wǎng)電壓不平衡和電網(wǎng)出現(xiàn)短時故障等情況下，三相四開關并聯(lián)型APF仍能安全有效的工作。提出了一種基于比例控制算法的直流側電壓偏置補償器，以保證直流側中點電壓的平衡。仿真與實驗結果證明了該指令電流確定方法的可行性與有效性。 文中接著對AP

5、F基于空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）技術的輸出電流調(diào)制算法進行了研究。首先基于三相六開關并聯(lián)型APF，闡述了SVPWM電流調(diào)制算法的基本原理。然后將其擴展到三相四開關系統(tǒng)，提出了針對三相四開關APF的SVPWM電流調(diào)制算法。研究發(fā)現(xiàn)基于三相六開關變流器的SVPWM調(diào)制算法不能簡單套用到三相四開關系統(tǒng)中，本文通過對等效零矢量的正確獲取，得到適用于三相四開關系統(tǒng)的SVPWM調(diào)制算法，相關的仿真與實驗結果均證明了該算法的可行性和有效性。

6、 探討了三相四開關并聯(lián)型APF的產(chǎn)品設計與實現(xiàn)方法。給出了三相四開關并聯(lián)型APF的系統(tǒng)構成方式，對功率開關器件的選型、緩沖電路的參數(shù)設計、直流側儲能電容的設計、輸出濾波電抗器的設計、控制系統(tǒng)硬件設計與軟件設計等關鍵技術進行了深入的研究，給出了關鍵參數(shù)的設計依據(jù)與關鍵器件的選型辦法。 對三相四開關并聯(lián)型APF的功能與性能進行了有效的實驗驗證。首先分析了APF實驗平臺的搭建方法與對應的關鍵設備。然后分別進行了直流母線電壓穩(wěn)定實驗、