基于P-cell和N-cell單元的有源電力濾波器的研究.pdf

1、電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展顯著提高了現(xiàn)代電氣化程度，但同時(shí)也不可避免的帶來(lái)各類電能質(zhì)量問(wèn)題。其中，由于大量非線性負(fù)荷的投入與使用而向電網(wǎng)注入的諧波和無(wú)功問(wèn)題最為嚴(yán)重。不僅會(huì)降低系統(tǒng)整體運(yùn)行效率，還會(huì)影響擾動(dòng)其他裝置，甚至使用戶設(shè)備無(wú)法安全穩(wěn)定運(yùn)行。有源電力濾波器（APF）在諧波抑制與補(bǔ)償無(wú)功領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢(shì)，諸如：響應(yīng)迅速、實(shí)時(shí)性好、受系統(tǒng)阻抗參數(shù)影響小、可控性高等，因而始終占據(jù)著不可替代的地位。
　　本文以并聯(lián)型三相三線制 APF為

2、研究對(duì)象，從主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、輸出濾波器和電流跟蹤控制策略幾個(gè)方面進(jìn)行了深入研究。
　　主電路設(shè)計(jì)的合理與否直接影響諧波電流的檢測(cè)與控制。傳統(tǒng)的變流器在工作時(shí)存在橋臂開關(guān)管直通問(wèn)題，必須通過(guò)設(shè)置死區(qū)時(shí)間加以回避。為此，本文提出一種基于P-cell和N-cell單元的變流器拓?fù)?。在橋臂公共端放置鏈接電感限制電流變化率，從根本上解決了由死區(qū)導(dǎo)致的波形失真問(wèn)題。將此種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)用于APF中，能夠提高系統(tǒng)的可靠性，并且改善輸出波形質(zhì)量。在此

3、基礎(chǔ)上建立數(shù)學(xué)模型并對(duì)APF的具體工作模態(tài)做了詳細(xì)分析。
　　輸出濾波器的使用主要為抑制高頻諧波，特別是開關(guān)頻率處的諧波。LCL濾波器性能優(yōu)良，技術(shù)相對(duì)成熟。然而，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，其對(duì)開關(guān)次諧波的抑制能力依然有限。為了進(jìn)一步增強(qiáng)濾波器的高頻衰減能力、減小濾波裝置體積，本文對(duì)傳統(tǒng)濾波器加以改進(jìn)。單獨(dú)設(shè)置一個(gè) LC諧振支路用以旁路開關(guān)次諧波，避免其過(guò)多地注入電網(wǎng)造成污染。通過(guò)加入無(wú)源阻尼提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。分析了該濾波器的諧振頻率特性，并

4、對(duì)影響濾波效果的相關(guān)因素加以討論。根據(jù)上述分析成果設(shè)計(jì)了濾波器參數(shù)。最后，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)所提方案的正確性加以驗(yàn)證。
　　高階濾波器的采用對(duì)系統(tǒng)的控制提出了更高的要求，傳統(tǒng)的PI控制不能無(wú)靜差跟蹤直流信號(hào)以外的其他信號(hào)，而基于內(nèi)模原理的重復(fù)控制穩(wěn)態(tài)精度較高，但其快速性欠佳。因此，本文采用以上兩種方法構(gòu)成復(fù)合控制策略，即可同時(shí)滿足響應(yīng)速度與穩(wěn)態(tài)精度的要求。文中建立了控制系統(tǒng)模型，并設(shè)計(jì)了復(fù)合控制器參數(shù)。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)特性的分析