電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)及有源抑制技術(shù)的研究.pdf

1、隨著電力電子裝置的廣泛應(yīng)用，在給電能的變換應(yīng)用帶來(lái)方便的同時(shí)也給電力系統(tǒng)帶來(lái)了嚴(yán)重的諧波和無(wú)功污染。為此，研究有源電力濾波器以補(bǔ)償電力電子裝置所引起的諧波和無(wú)功污染已成為電力電子應(yīng)用技術(shù)中的一個(gè)重大研究課題。由于有源濾波器的初期投資比較高，限制了其進(jìn)一步應(yīng)用與發(fā)展。將有源濾波器與無(wú)源濾波器相結(jié)合構(gòu)成混合有源濾波器，可有效地降低有源濾波器的容量，更利于工程應(yīng)用。本文首先研究了諧波及無(wú)功的檢測(cè)問題，然后以補(bǔ)償諧波和無(wú)功電流為目的，從控制理論

2、和系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)兩個(gè)方面對(duì)并聯(lián)有源濾波器和混合有源濾波器進(jìn)行了深入的研究，研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　新型諧波及無(wú)功檢測(cè)算法的研究。傳統(tǒng)自適應(yīng)諧波檢測(cè)算法中步長(zhǎng)的選擇需要在收斂速度與穩(wěn)態(tài)精度之間進(jìn)行折衷考慮，降低了算法的實(shí)用性。為了克服此局限性，本文提出了一種改進(jìn)的變步長(zhǎng)自適應(yīng)諧波電流檢測(cè)方法，它利用滑動(dòng)積分器提取出真正的跟蹤誤差，并采用帶有自調(diào)整因子的模糊調(diào)整器來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整算法的步長(zhǎng)，從而提高了諧波檢測(cè)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度與穩(wěn)態(tài)精

3、度。為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)并易于硬件DSP實(shí)現(xiàn)，本文采用了非均勻量化的模糊化和清晰化規(guī)則，而且由于自調(diào)整因子的存在，此模糊調(diào)整器可以根據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際情況對(duì)調(diào)整規(guī)則進(jìn)行自動(dòng)、實(shí)時(shí)地調(diào)整，增強(qiáng)了整個(gè)算法的魯棒性。最后討論了該算法在三相系統(tǒng)及各次諧波或無(wú)功均需檢測(cè)情況下的應(yīng)用，拓寬了算法的應(yīng)用范圍。
　　并聯(lián)有源濾波器控制策略的研究。為了實(shí)現(xiàn)并聯(lián)有源濾波器的電流無(wú)差跟蹤控制，本文將廣義積分控制器引入APF電流跟蹤控制環(huán)節(jié)中，并對(duì)有源濾波器廣

4、義積分控制策略及其無(wú)差特性進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究。為了進(jìn)一步提高控制系統(tǒng)的魯棒性和抗干擾性，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)輔助模糊調(diào)整器來(lái)根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況，實(shí)時(shí)地調(diào)整廣義積分控制器的參數(shù)，以同時(shí)取得較好的穩(wěn)態(tài)精度與動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。
　　有源濾波器控制的另一個(gè)方面是直流側(cè)電容電壓的控制。為了更好地設(shè)計(jì)直流側(cè)電壓控制器，使直流電容電壓穩(wěn)定在參考值上，并實(shí)現(xiàn)有源濾波器平滑地投入啟動(dòng)，本文設(shè)計(jì)了直流側(cè)電容電壓的模糊和PI復(fù)合控制器。此控制器可以根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)

5、際情況對(duì)控制規(guī)則進(jìn)行自動(dòng)、實(shí)時(shí)地調(diào)整，具有PI控制穩(wěn)態(tài)精度高、模糊控制魯棒性強(qiáng)及自適應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。
　　單調(diào)諧混合有源濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。本文推導(dǎo)分析了現(xiàn)有常用的并聯(lián)混合有源濾波器中有源部分的容量與直流側(cè)電容電壓特性，并對(duì)各種混合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的容量進(jìn)行了詳細(xì)的分析比較。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)單調(diào)諧混合有源濾波器，區(qū)別于已有的設(shè)計(jì)思路，基于有源濾波部分容量最小的原則，提出了單調(diào)諧混合有源濾波器中無(wú)源濾波支路參數(shù)的一種新的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。并針對(duì)所設(shè)計(jì)

6、的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提出了一種新型復(fù)合控制策略，在不影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，提高了系統(tǒng)的濾波性能，保證了混合有源濾波器小容量下良好的運(yùn)行性能。
　　適用于中、高壓情況下的大容量混合有源濾波器多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究。本文依托一個(gè)課題項(xiàng)目為背景，設(shè)計(jì)了一套并聯(lián)混合有源濾波器，并將混合有源濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)多目標(biāo)加約束的優(yōu)化問題，詳細(xì)地建立了其多目標(biāo)優(yōu)化模型，綜合考慮了系統(tǒng)成本、濾波效果、無(wú)功補(bǔ)償?shù)纫蛩?，并將系統(tǒng)失諧性測(cè)試作為約束條件來(lái)