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)帶來了嚴(yán)重的電能質(zhì)量問題。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諧波檢測及預(yù)測，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)展開深入細(xì)致的研究，同時對并聯(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。
　　諧波檢測的準(zhǔn)確性，實時性是影響有源電力濾波器性能的關(guān)鍵因素之一。動態(tài)響應(yīng)特性和補(bǔ)償精度是衡量諧波電流檢測技術(shù)的兩個指標(biāo)。本文首先分析了系統(tǒng)延遲對補(bǔ)償性能的影響和負(fù)載變化頻繁對補(bǔ)償性能的要求等諧波檢測存在的問題。針對傳統(tǒng)的諧波電流檢測算法動態(tài)響應(yīng)特性欠佳的問題，即基于瞬時無功理論的ip-iq法和p-q變換法都會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)會影響系統(tǒng)的動態(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)，雖然計算準(zhǔn)確度高，但是往往存在計算量大的問題而難以工程實現(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)的諧波電流檢測算法，通過設(shè)定負(fù)載諧波電流動態(tài)過程發(fā)生的判別條件判斷動態(tài)過程發(fā)生，并動態(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)的動態(tài)響應(yīng)特性。其次，本文還提出一種改進(jìn)的變步長自適應(yīng)諧波預(yù)測算法。該方法按照越舊誤差對當(dāng)前影響越弱的原則計算誤差的功率加權(quán)并以之作為步長調(diào)節(jié)的主控因子，

4、實現(xiàn)步長和滾動優(yōu)化模塊的權(quán)值更新，并通過引入動態(tài)因子來抑制算法在收斂階段對瞬時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態(tài)響應(yīng)特性，還具有較高的精度，同時能夠?qū)ο到y(tǒng)延遲對性能造成的影響進(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)對系統(tǒng)性能造成的影響，揭示了改善滯環(huán)控制非線性問題的必要性，其次還分析了

5、傳統(tǒng)控制方法中存在的控制延時問題，提出了利用ITAE(Integral Time Absolute Error)最優(yōu)控制律實現(xiàn)時滯環(huán)節(jié)優(yōu)化控制，根據(jù)背馳定律設(shè)計二次優(yōu)化參數(shù)，用諧波線性化方法對滯環(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，同時保留滯環(huán)原來的動態(tài)特性好、魯棒性好、抗擾動能力強(qiáng)等優(yōu)點。
　　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)生有功功率會使直流母線電壓波動。此外，大功率APF在啟動過程中，會產(chǎn)生較大的母線電流，母線電壓上升過程也會出現(xiàn)較大幅度的波動。上述電壓波動不但會影響補(bǔ)償電流的跟蹤性能，甚至還會造成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啟動過程中母線電流過大、電壓波動劇烈的問題。本文還提出了一種APF軟啟動電路設(shè)計方法，在分析啟動過程中直流側(cè)