低壓配電網(wǎng)有源電力濾波器關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、論文對低壓配電網(wǎng)有源電力濾波器(Active Power Filter,APF)的參考電流計算方法、控制技術(shù)、主電路優(yōu)化設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)進行了深入研究。APF能治理諧波污染、補償無功功率、平衡三相電流,是改善低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量的有效手段。然而低壓配電網(wǎng)APF在國內(nèi)的應(yīng)用尚未達到成熟階段,在工業(yè)化推廣過程中存在很多技術(shù)問題有待解決。為此,論文針對低壓配電網(wǎng)APF應(yīng)用過程中的關(guān)鍵技術(shù)進行了細致深入的研究,主要內(nèi)容包括:
　　 (1)提

2、出了一種基于復(fù)合低通濾波器(Low Pass Filter,LPF)的參考電流計算新方法。研究了基于FBD(S.Fryze,F.Buchholz,M.Depenbrock)法的參考電流計算原理,分析了LPF對參考電流計算結(jié)果的影響;設(shè)計了基于模糊決策的復(fù)合LPF,該復(fù)合LPF由截止頻率為10Hz和30Hz的雙二階Butterworth LPF組成,模糊決策單元根據(jù)負載電流的波動幅度和諧波電流的最低次數(shù)進行模糊推理,以確定優(yōu)先選用的LPF

3、。與傳統(tǒng)方法相比,該方法解決了參考電流計算算法的準確性和動態(tài)性能之間的矛盾問題,在電網(wǎng)電壓不對稱、諧波電流頻率和幅值動態(tài)變化的條件下,能夠確保參考電流檢測結(jié)果的準確性,且動態(tài)響應(yīng)速度快、原理簡單。理論分析和仿真結(jié)果證明了參考電流計算新方法的正確性和有效性。
　　 (2)提出了基于空間矢量脈寬調(diào)制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)的APF預(yù)測電流控制策略。該策略通過自適應(yīng)線性神經(jīng)

4、元(AdaptiveLinear Neuron,Adaline)預(yù)測下一控制周期的參考電流,并采用模糊算法在線調(diào)整Adaline的學(xué)習(xí)率,有效地補償了APF的逆變器控制等效延時,然后通過SVPWM方法,使APF的輸出電流可以快速、準確地跟蹤參考電流預(yù)測值。仿真結(jié)果證明,與未加參考電流預(yù)測算法的控制策略相比,采用基于SVPWM的預(yù)測電流控制策略后,APF的諧波抑制效果和動態(tài)性能均得到明顯改善。
　　 (3)研究了低壓配電網(wǎng)APF控

5、制策略的穩(wěn)定性,從電流控制內(nèi)環(huán)和電壓控制外環(huán)兩方面分析了控制策略的穩(wěn)定性。在電流內(nèi)環(huán)控制穩(wěn)定性的分析過程中,首先建立基于預(yù)測電流控制的APF電流環(huán)等效結(jié)構(gòu),并將電流環(huán)分解為參考電流預(yù)測和SVPWM環(huán)節(jié)兩個串聯(lián)的閉環(huán),然后用Lyapunov函數(shù)分析參考電流預(yù)測算法的穩(wěn)定性,再利用SVPWM控制的APF閉環(huán)傳遞函數(shù)分析SVPwM環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性,以此證明電流控制內(nèi)環(huán)的穩(wěn)定性;在電壓外環(huán)控制穩(wěn)定性的分析過程中,建立了基于PI控制的電壓控制環(huán)等效結(jié)

6、構(gòu),利用勞思判據(jù)分析電壓控制外環(huán)的穩(wěn)定性。低壓配電網(wǎng)APF研制成功后,通過上述方法分析了控制策略的穩(wěn)定性。
　　 (4)提出了低壓配電網(wǎng)APF輸出濾波器的優(yōu)化設(shè)計方法。對低壓配電網(wǎng)APF的主電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)進行了研究和優(yōu)化設(shè)計,詳細分析了輸出濾波器的功能和設(shè)計原則,并根據(jù)輸出濾波器的功能將低壓配電網(wǎng)APF的輸出濾波器設(shè)計步驟分解,根據(jù)APF的容量和補償性能設(shè)計輸出濾波器中的VSI側(cè)串聯(lián)電感;根據(jù)功率開關(guān)導(dǎo)致的高次諧波特點,設(shè)計濾除

7、高次諧波的高通濾波器和電網(wǎng)側(cè)串聯(lián)電感,并利用遺傳算法對輸出濾波器的參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計。
　　 (5)研制了額定輸出電流為120A的低壓配電網(wǎng)APF,并成功應(yīng)用于廣西某礦業(yè)公司的諧波抑制工程。根據(jù)主電路優(yōu)化方法設(shè)計了滿足低壓配電網(wǎng)諧波抑制要求的APF主電路結(jié)構(gòu)和參數(shù),通過基于復(fù)合LPF的參考電流計算方法確定參考電流,并利用預(yù)測電流控制實現(xiàn)對參考電流的快速和準確跟蹤。實際運行結(jié)果表明本文設(shè)計的APF諧波抑制效果好、動態(tài)響應(yīng)速度快。根據(jù)