用于強(qiáng)非線性負(fù)荷的并聯(lián)型APF電流檢測(cè)與控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著大功率強(qiáng)非線性負(fù)荷在電網(wǎng)中的日益廣泛應(yīng)用，諧波污染及其危害愈加嚴(yán)重，電能質(zhì)量問題在國(guó)內(nèi)外引起前所未有的關(guān)注。自上世紀(jì)80年代開始興起對(duì)諧波與無功電流檢測(cè)、補(bǔ)償與控制技術(shù)的研究，目前己取得了許多重要進(jìn)展。其中，有源電力濾波器(Active Power Filter，APF)作為解決電網(wǎng)諧波污染與無功補(bǔ)償最有效的技術(shù)手段，成為電能質(zhì)量領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。針對(duì)強(qiáng)非線性負(fù)荷條件下電壓與電流波形瞬變的應(yīng)用環(huán)境，本文通過理論分析、仿真建模和實(shí)驗(yàn)

2、驗(yàn)證，系統(tǒng)地研究了并聯(lián)型有源電力濾波器的諧波與無功電流檢測(cè)方法及其控制技術(shù)。
　　 基于瞬時(shí)無功理論的傳統(tǒng)諧波與無功電流檢測(cè)方法，存在應(yīng)用條件的局限性。本文通過構(gòu)造一個(gè)虛擬的三相對(duì)稱系統(tǒng)，并綜合應(yīng)用p-q和、ip-iq法，提出了一種準(zhǔn)確檢測(cè)三相瞬時(shí)基波正序有功電流的方法。該方法適用于任意工況的三相電路，在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)角頻率的前提下，可選擇任意時(shí)刻作為諧波與無功補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間起點(diǎn)，不需要獲取三相電壓或電流的相位信息。利用該方法可有效解

3、決強(qiáng)非線性和類隨機(jī)性負(fù)荷條件下，電壓不對(duì)稱正弦時(shí)的諧波與無功電流的準(zhǔn)確檢測(cè)問題。仿真分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性和正確性。
　　 將上述電流檢測(cè)方法進(jìn)行適當(dāng)拓展，進(jìn)一步提出了實(shí)現(xiàn)任意次諧波正序或負(fù)序有功電流、無功電流的分解算法，可推廣應(yīng)用到其它的電氣工程監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。同時(shí)，針對(duì)單相系統(tǒng)的諧波與無功電流檢測(cè)，基于三相電流檢測(cè)方法的正交化原理，提出通過搜索基波電壓與有功電流之間比例系數(shù)而獲取基波有功電流信號(hào)的方法。該方法不需要

4、鎖相環(huán)和復(fù)雜的硬件設(shè)計(jì)，易于實(shí)現(xiàn)。
　　 并聯(lián)型APF控制系統(tǒng)的核心問題是準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償電流的實(shí)時(shí)跟蹤控制。針對(duì)強(qiáng)非線性負(fù)荷的瞬變特征，本文將滑模變結(jié)構(gòu)控制理論引入到APF的電流跟蹤控制中，基于離散趨近律函數(shù)參數(shù)的自適應(yīng)變化，提出一種自適應(yīng)的離散滑模變結(jié)構(gòu)電流控制方法，并對(duì)控制系統(tǒng)的不變性、穩(wěn)定性和抖振特性進(jìn)行了深入分析。通過優(yōu)化參數(shù)配置，可自適應(yīng)地調(diào)整系統(tǒng)到達(dá)切換面的趨近速度，有效克服離散控制引起的抖振現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)并聯(lián)型APF輸出

5、電流的實(shí)時(shí)柔性控制。此外，將控制特性與傳統(tǒng)的滯環(huán)控制方法進(jìn)行比較，并給出了多種工況下仿真驗(yàn)證結(jié)果。
　　 針對(duì)三相三線制并聯(lián)型APF系統(tǒng)的電流耦合問題，指出當(dāng)三相電源或負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，中性點(diǎn)電壓將直接影響APF輸出電流的跟蹤控制特性。在α-β坐標(biāo)系下，推導(dǎo)出并聯(lián)型APF系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，消除中性點(diǎn)電壓對(duì)電流控制的影響，并實(shí)現(xiàn)三相電流的解耦。將諧波與無功電流檢測(cè)方法、自適應(yīng)離散滑模變結(jié)構(gòu)控制方法以及解耦實(shí)施方案相結(jié)合，提出了完整的AP