混合有源電力濾波器的預(yù)測與補(bǔ)償.pdf

1、隨著各種電力電子裝置的廣泛使用，大量的諧波也隨之注入配電網(wǎng)，不僅降低了電能的質(zhì)量，增加了電力系統(tǒng)中輸電線的損耗，而且縮短了設(shè)備的壽命。在諧波治理過程中，無源濾波器（Passive Filter, PF）雖然結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，但其動態(tài)性能差，因而對變化的諧波難以進(jìn)行補(bǔ)償。而有源電力濾波器(Active Power Filter, APF)相對于PF有更好的動態(tài)性能，但受其容量的限制，難以在中高壓系統(tǒng)中使用?；旌嫌性措娏V波器(Hybri

2、d Active Power Filter, HAPF)綜合了PF和APF的補(bǔ)償優(yōu)點(diǎn)，在提高補(bǔ)償容量的同時又改善了系統(tǒng)的動態(tài)性能，但在實(shí)際的應(yīng)用中，HAPF仍然存在著一些問題，針對其中的某些問題，本文將進(jìn)行深入的研究。研究的主要內(nèi)容包括：
　?。?）研究和分析了 HAPF的諧振抑制和諧波補(bǔ)償能力。當(dāng)電網(wǎng)的運(yùn)行條件發(fā)生變化時，PF與電網(wǎng)中的電感可能會發(fā)生諧振，放大諧波電流。為了分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性，本文首先構(gòu)建了單相諧波等效電路圖，根據(jù)

3、該電路推導(dǎo)出諧波電壓源和非線性負(fù)載分別作用時的傳遞函數(shù)，再通過傳遞函數(shù)的波特圖，分析PF和HAPF補(bǔ)償諧波時的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振問題。最后通過仿真分析，證明在本文所使用的HAPF結(jié)構(gòu)中，HAPF不僅能抑制諧振現(xiàn)象，還能有效的提高濾波性能。
　?。?）HAPF在工作過程中會產(chǎn)生延時，該延時主要分為檢測過程中的算法延時和數(shù)字控制延時。其中算法延時主要由低通濾波器引起，并且這種延時會降低指令電流的準(zhǔn)確度。針對這一問題首先利用 Filte

4、r Solution軟件對低通濾波器的性能進(jìn)行研究，選取合適的低通濾波器；再根據(jù)低通濾波器的實(shí)際延時，采用快速跟蹤微分器對延時進(jìn)行補(bǔ)償，提高指令電流的準(zhǔn)確度。另一方面，數(shù)字控制過程中引起的延時，會直接導(dǎo)致補(bǔ)償后的電網(wǎng)電流仍然存在著剩余的諧波。為了解決該問題，本文采用改進(jìn)的重復(fù)控制算法對下一采樣周期的參考電流進(jìn)行預(yù)測，并加入校正因子對預(yù)測過程中出現(xiàn)的誤差進(jìn)行消除，最后通過仿真驗(yàn)證了該方法的有效性。
　?。?）針對傳統(tǒng)保護(hù)所存在的不足

5、問題，提出了一種新的保護(hù)方案，來提高系統(tǒng)的工作效率和可靠性。配電網(wǎng)發(fā)生故障或負(fù)載突然增加時會導(dǎo)致補(bǔ)償電流的增加，如果補(bǔ)償電流超過變流器的額定容量，將會損壞變流器，并且電網(wǎng)中也會產(chǎn)生一些瞬時擾動，導(dǎo)致補(bǔ)償電流突然增大。傳統(tǒng)的保護(hù)方式在檢測到過電流時直接封鎖脈沖，退出運(yùn)行，在確定故障排除后才會啟動，重新投入運(yùn)行，但在封鎖脈沖到重新投入這段時間內(nèi)無法繼續(xù)保護(hù)系統(tǒng)工作。這種方法保護(hù)將會降低補(bǔ)償?shù)男剩疚奶岢鲆环N新型保護(hù)措施，通過設(shè)定參考電流的

6、最大閾值，使參考電流的幅值成比例的降低，進(jìn)而將補(bǔ)償電流穩(wěn)定在設(shè)定的閾值內(nèi)，并且這種保護(hù)方法對補(bǔ)償電流沒有超出設(shè)定閾值時沒有任何的影響。通過仿真，驗(yàn)證了這種保護(hù)方式不僅可以抵抗電網(wǎng)中的瞬時擾動，還可以有效的降低補(bǔ)償電流的大小，在保證系統(tǒng)安全的同時又提高了補(bǔ)償?shù)男省?br>　?。?）搭建實(shí)驗(yàn)平臺，驗(yàn)證提出方案的實(shí)用性。通過對檢測方法的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)諧波電流的實(shí)時補(bǔ)償，并在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了樣機(jī)實(shí)驗(yàn)，并給出了實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)和波形，驗(yàn)證了所提出方