并聯(lián)混合型有源電力濾波器的理論與應(yīng)用研究.pdf

1、無源濾波器(PF)作為傳統(tǒng)的諧波治理手段，由于存在只能濾除特定次諧波和可能與電網(wǎng)發(fā)生串并聯(lián)諧振等缺點，將逐步被新型裝置所取代。混合型有源濾波器由于有效綜合了有源濾波器(APF)和無源濾波器的各自優(yōu)點，正成為諧波治理和無功補(bǔ)償一體化系統(tǒng)的研究和發(fā)展方向。本文以江西某銅箔廠大容量無功補(bǔ)償和諧波抑制項目為依托，以并聯(lián)混合型有源電力濾波器(HAPF)的工程實現(xiàn)為主線，研究內(nèi)容涵蓋了并聯(lián)型HAPF的基本濾波原理、檢測和控制算法、主電路參數(shù)的設(shè)計和

2、相關(guān)工程實現(xiàn)技術(shù)等方面，形成了較為完整的并聯(lián)型HAPF的技術(shù)方案，其重點及取得的成果主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 1、建立了并聯(lián)型HAPF的統(tǒng)一電氣模型，探討了不同基本控制策略下并聯(lián)型HAPF的濾波原理及優(yōu)缺點，提出在工況分析的基礎(chǔ)上優(yōu)選基本控制策略以避免電網(wǎng)參數(shù)波動對濾波效果產(chǎn)生的消極影響。 本論文分析了幾種常見的并聯(lián)型HAPF的結(jié)構(gòu)，采用輸出建模法建立了并聯(lián)型HAPF的統(tǒng)一電氣模型，將不同基本結(jié)構(gòu)的并聯(lián)型HAPF進(jìn)行規(guī)類

3、分析，在此基礎(chǔ)上探討了四種不同基本控制策略下并聯(lián)型HAPF的濾波原理及其優(yōu)缺點，比較分析了各種基本控制策略下電網(wǎng)參數(shù)波動對濾波系統(tǒng)工作性能產(chǎn)生的影響，為并聯(lián)混合型有源濾波器在復(fù)雜工況下基本控制策略的最優(yōu)選擇提供了有效的指導(dǎo)。研究表明采用根據(jù)負(fù)載諧波電流的基本控制策略濾波效果最好，但其前提條件是電網(wǎng)相關(guān)參數(shù)波動較小，這樣的特點使得該基本控制策略相對來說更為適合于一般工礦企業(yè)的諧波治理工程。 2、分析了并聯(lián)型HAPF的系統(tǒng)延時產(chǎn)生的

4、原因及其對系統(tǒng)濾波性能產(chǎn)生的影響，提出了一系列有效減小延時以提高系統(tǒng)濾波效果的方法。 研究表明并聯(lián)型HAPF信號處理流程中的各個環(huán)節(jié)都存在一定的延時，其中以數(shù)字化控制器控制信號的離散化所產(chǎn)生的延時為主。延時不但將降低濾波裝置的諧波治理效果，還可能導(dǎo)致某些高次諧波放大，甚至影響基于鋸齒載波的脈寬調(diào)制。針對延時產(chǎn)生的原因，論文提出可通過采用高速的A/D轉(zhuǎn)換芯片和微處理器以及內(nèi)部具有相位補(bǔ)償功能的互感器、提高系統(tǒng)的采樣頻率、應(yīng)用基于改

5、進(jìn)規(guī)則采樣法進(jìn)行PWM調(diào)制的死區(qū)補(bǔ)償方法以及在信號處理中采用信號預(yù)測方法來減小延時對系統(tǒng)造成的影響，同時詳細(xì)介紹了死區(qū)補(bǔ)償和信號預(yù)測方法的具體應(yīng)用。 3、分析了并聯(lián)型HAPF進(jìn)行分頻控制的必要性，提出了基于廣義積分的模糊自整定PI控制方法，在精簡分頻檢測環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上有效實現(xiàn)了并聯(lián)型HAPF的分頻控制。 在對并聯(lián)型HAPF結(jié)構(gòu)特點分析的基礎(chǔ)上，本論文得出了并聯(lián)型HAPF需要進(jìn)行分頻控制的結(jié)論。這是由于并聯(lián)型HAPF的有源部

6、分或者直接與一條或幾條無源濾波支路相連，或者在電路中還并聯(lián)有其它無源支路以改善濾波效果并兼作無功補(bǔ)償，因此對某些次數(shù)的諧波進(jìn)行控制是沒有必要的，同時在補(bǔ)償諧波注入電網(wǎng)的過程中各次諧波的幅值變化和相位偏移都各不相同，需要分頻進(jìn)行考慮。基于以上原則，本論文提出了分頻控制的思路，并應(yīng)用廣義積分的特點實現(xiàn)了對周期量的分頻積分，精簡了對參考信號進(jìn)行分頻檢測的環(huán)節(jié)，同時采用模糊算法進(jìn)行比例和積分系數(shù)的在線調(diào)整，在確?？刂凭鹊耐瑫r大大改善了算法的動

7、態(tài)性能，由此形成了基于廣義積分的模糊自整定PI控制方法，實現(xiàn)了對HAPF的有效分頻控制。 4、結(jié)合工程實際，提出了一套并聯(lián)型HAPF的參數(shù)設(shè)計理論和典型應(yīng)用方案。 以串聯(lián)諧振注入式HAPF為例，本論文分析了相關(guān)主電路參數(shù)取值可能對濾波性能產(chǎn)生的影響，提出一套適合大功率諧波抑制和無功補(bǔ)償?shù)牟⒙?lián)型HAPF的結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)計方法，同時將模糊算法和遺傳算法引入相關(guān)參數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計中。 在并聯(lián)型HAPF基本原理、信號檢測