電力系統(tǒng)諧波檢測及有源抑制技術(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)用帶來方便的同時也給電力系統(tǒng)帶來了嚴(yán)重的諧波和無功污染。為此，研究有源電力濾波器以補償電力電子裝置所引起的諧波和無功污染已成為電力電子應(yīng)用技術(shù)中的一個重大研究課題。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功的檢測問題，然后以補償諧波和無功電流為目的，從控制理論

2、和系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計兩個方面對并聯(lián)有源濾波器和混合有源濾波器進(jìn)行了深入的研究，研究內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　新型諧波及無功檢測算法的研究。傳統(tǒng)自適應(yīng)諧波檢測算法中步長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，降低了算法的實用性。為了克服此局限性，本文提出了一種改進(jìn)的變步長自適應(yīng)諧波電流檢測方法，它利用滑動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)整器來動態(tài)調(diào)整算法的步長，從而提高了諧波檢測的動態(tài)響應(yīng)速度與穩(wěn)態(tài)精

3、度。為了簡化系統(tǒng)設(shè)計并易于硬件DSP實現(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)檢測系統(tǒng)的實際情況對調(diào)整規(guī)則進(jìn)行自動、實時地調(diào)整，增強(qiáng)了整個算法的魯棒性。最后討論了該算法在三相系統(tǒng)及各次諧波或無功均需檢測情況下的應(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。為了實現(xiàn)并聯(lián)有源濾波器的電流無差跟蹤控制，本文將廣義積分控制器引入APF電流跟蹤控制環(huán)節(jié)中，并對有源濾波器廣

4、義積分控制策略及其無差特性進(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)計了一個輔助模糊調(diào)整器來根據(jù)系統(tǒng)的實際情況，實時地調(diào)整廣義積分控制器的參數(shù)，以同時取得較好的穩(wěn)態(tài)精度與動態(tài)響應(yīng)速度。
　　有源濾波器控制的另一個方面是直流側(cè)電容電壓的控制。為了更好地設(shè)計直流側(cè)電壓控制器，使直流電容電壓穩(wěn)定在參考值上，并實現(xiàn)有源濾波器平滑地投入啟動，本文設(shè)計了直流側(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

5、際情況對控制規(guī)則進(jìn)行自動、實時地調(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。
　　單調(diào)諧混合有源濾波器優(yōu)化設(shè)計方法。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，針對單調(diào)諧混合有源濾波器，區(qū)別于已有的設(shè)計思路，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源濾波支路參數(shù)的一種新的優(yōu)化設(shè)計方法。并針對所設(shè)計

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)計的研究。本文依托一個課題項目為背景，設(shè)計了一套并聯(lián)混合有源濾波器，并將混合有源濾波器參數(shù)設(shè)計問題轉(zhuǎn)化為一個多目標(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、無功補償?shù)纫蛩?，并將系統(tǒng)失諧性測試作為約束條件來