有源電力濾波器若干關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、各種電力電子設(shè)備被大量的推廣和應(yīng)用，給電力系統(tǒng)帶來(lái)了嚴(yán)重的電能質(zhì)量問(wèn)題。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的不斷發(fā)展，有源電力濾波器(Active Power Filter，APF)成為改善電能質(zhì)量、治理電網(wǎng)污染最行之有效的方法之一。為此，本文圍繞APF諧波檢測(cè)及預(yù)測(cè)，補(bǔ)償電流跟蹤控制、及直流母線電壓控制等關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)深入細(xì)致的研究，同時(shí)對(duì)并聯(lián)型APF主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、分類、數(shù)學(xué)模型的建立、主電路重要參數(shù)的設(shè)定和基本的諧波電流檢測(cè)方法和補(bǔ)償電

2、流跟蹤控制策略進(jìn)行了探討。
　　諧波檢測(cè)的準(zhǔn)確性，實(shí)時(shí)性是影響有源電力濾波器性能的關(guān)鍵因素之一。動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性和補(bǔ)償精度是衡量諧波電流檢測(cè)技術(shù)的兩個(gè)指標(biāo)。本文首先分析了系統(tǒng)延遲對(duì)補(bǔ)償性能的影響和負(fù)載變化頻繁對(duì)補(bǔ)償性能的要求等諧波檢測(cè)存在的問(wèn)題。針對(duì)傳統(tǒng)的諧波電流檢測(cè)算法動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性欠佳的問(wèn)題，即基于瞬時(shí)無(wú)功理論的ip-iq法和p-q變換法都會(huì)不可避免的要引入低通濾波環(huán)節(jié)，而低通濾波環(huán)節(jié)會(huì)影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性快速傅里葉變換法和其它各

3、種智能算法及其改進(jìn)，雖然計(jì)算準(zhǔn)確度高，但是往往存在計(jì)算量大的問(wèn)題而難以工程實(shí)現(xiàn)。本文提出了一種新型的基于可變遺忘因子的遞歸最小二乘法(RLS)的諧波電流檢測(cè)算法，通過(guò)設(shè)定負(fù)載諧波電流動(dòng)態(tài)過(guò)程發(fā)生的判別條件判斷動(dòng)態(tài)過(guò)程發(fā)生，并動(dòng)態(tài)地給出遺忘因子的取值，從而提高算法收斂速度，從而提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。其次，本文還提出一種改進(jìn)的變步長(zhǎng)自適應(yīng)諧波預(yù)測(cè)算法。該方法按照越舊誤差對(duì)當(dāng)前影響越弱的原則計(jì)算誤差的功率加權(quán)并以之作為步長(zhǎng)調(diào)節(jié)的主控因子，

4、實(shí)現(xiàn)步長(zhǎng)和滾動(dòng)優(yōu)化模塊的權(quán)值更新，并通過(guò)引入動(dòng)態(tài)因子來(lái)抑制算法在收斂階段對(duì)瞬時(shí)跳躍誤差敏感造成的穩(wěn)態(tài)失調(diào)。該方法不僅具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，還具有較高的精度，同時(shí)能夠?qū)ο到y(tǒng)延遲對(duì)性能造成的影響進(jìn)行一定的補(bǔ)償。
　　補(bǔ)償電流控制方法是影響有源電力濾波器補(bǔ)償性能的又一關(guān)鍵因素。本文在闡述APF補(bǔ)償電流滯環(huán)控制原理的基礎(chǔ)上，首先深入分析了滯環(huán)電流控制方法中非線性環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)性能造成的影響，揭示了改善滯環(huán)控制非線性問(wèn)題的必要性，其次還分析了

5、傳統(tǒng)控制方法中存在的控制延時(shí)問(wèn)題，提出了利用ITAE(Integral Time Absolute Error)最優(yōu)控制律實(shí)現(xiàn)時(shí)滯環(huán)節(jié)優(yōu)化控制，根據(jù)背馳定律設(shè)計(jì)二次優(yōu)化參數(shù)，用諧波線性化方法對(duì)滯環(huán)中的非線性特性進(jìn)行線性化處理的APF電流預(yù)測(cè)控制方案。該控制方法使系統(tǒng)具有線性系統(tǒng)的部分優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)保留滯環(huán)原來(lái)的動(dòng)態(tài)特性好、魯棒性好、抗擾動(dòng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
　　本文還討論了系統(tǒng)外環(huán)APF直流母線電壓的調(diào)節(jié)。負(fù)載中的負(fù)序電流、諧波電流、零序

6、電流分別和系統(tǒng)的負(fù)序電壓、同次諧波電壓、零序電壓相互作用產(chǎn)生有功功率會(huì)使直流母線電壓波動(dòng)。此外，大功率APF在啟動(dòng)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生較大的母線電流，母線電壓上升過(guò)程也會(huì)出現(xiàn)較大幅度的波動(dòng)。上述電壓波動(dòng)不但會(huì)影響補(bǔ)償電流的跟蹤性能，甚至還會(huì)造成APF不能正常工作。為此，本文提出了一種APF直流母線電壓的模糊PI復(fù)合控制方法，解決了APF啟動(dòng)過(guò)程中母線電流過(guò)大、電壓波動(dòng)劇烈的問(wèn)題。本文還提出了一種APF軟啟動(dòng)電路設(shè)計(jì)方法，在分析啟動(dòng)過(guò)程中直流側(cè)