大功率電網(wǎng)諧波有源治理的控制策略和工程應(yīng)用研究.pdf

1、本課題以某變電站的諧波檢測、治理以及無功功率補償為研究對象，系統(tǒng)的研究大容量并聯(lián)混合型有源電力濾波器的諧波檢測方法、工作特性、最優(yōu)控制策略以及工程應(yīng)用技術(shù)。 首先，本文在傳統(tǒng)的ip-iq檢測各次諧波和無功電流的基礎(chǔ)上提出了一種改進的ip-iq諧波和無功電流檢測新方法，省去了傳統(tǒng)ip-iq法中的坐標(biāo)變換，降低了計算量，并且能直接應(yīng)用于單相系統(tǒng)、三相三線制或者是三相四線制系統(tǒng)。在基于瞬時無功功率理論的諧波和基波無功檢測方法中，低通濾

2、波器的設(shè)計起到關(guān)鍵的作用。在數(shù)字低通濾波器的設(shè)計中，本文提出了參考數(shù)字低通濾波器輸出信號中的紋波以及瞬時振蕩的思想，首次分析了基波電流往往遠大于各次諧波電流、基波突變以及各次諧波突變等各種電網(wǎng)特定情況對檢測結(jié)果和低通濾波器輸出波形的影響，指出了僅僅采用傳統(tǒng)的ButterWorth低通濾波器難以同時滿足檢測精度和動態(tài)響應(yīng)速度之間的矛盾，在此基礎(chǔ)上提出了一種綜合采用Buttworth低通濾波器和均值濾波器的低通濾波器設(shè)計新方法，采用這種低通

3、濾波器既大大降低了檢測誤差，又有效抑制了由于基波電流變動引起的諧波電流檢測結(jié)果產(chǎn)生的波動，使得瞬時諧波和無功電流檢測既具有較好的檢測精度，又具有令人滿意的動態(tài)響應(yīng)性能。 在混合電力濾波器的工作特性方面，本文創(chuàng)新性地將混合有源電力濾波器基本控制策略中的比例系數(shù)擴展為兩維向量的形式，提出了一種新的混合有源電力濾波器工作特性評價方案，在這種評價方案中綜合考慮了多個電網(wǎng)參數(shù)波動的影響，同時參考了混合有源電力濾波器的工作點變化趨勢，并找出

4、了在各種基本控制策略下電網(wǎng)參數(shù)波動對混合有源電力濾波器工作特性的影響規(guī)律。主要考慮的影響混合有源電力濾波器性能的因素包括：負載諧波電流波動的影響、電源諧波電壓波動的影響、電網(wǎng)電抗波動的影響以及電網(wǎng)頻率波動的影響，通過分析后發(fā)現(xiàn)對各種影響因素對工作性能的影響，混合有源電力濾波器在采用不同的控制策略時具有不同的抑制能力。 然后，本文提出了一種基于模糊專家控制的多控制律決策的方法來選擇最優(yōu)控制策略，它根據(jù)電網(wǎng)參數(shù)的變化情況，自動識別電

5、網(wǎng)的主要參數(shù)，并選擇最為合適的基本控制策略或者它們之間的組合方式。這種決策系統(tǒng)綜合考慮了控制器控制不準(zhǔn)的情況下混合有源電力濾波器有可能產(chǎn)生工作點偏移的情況，在考慮混合有源電力濾波器的性能指標(biāo)時結(jié)合了當(dāng)前工作點附近的準(zhǔn)工作點處的性能指標(biāo)，同時綜合了混合有源電力濾波器受負載諧波電流波動、電源諧波電壓波動、電網(wǎng)電抗波動以及電網(wǎng)頻率波動等多種因素的影響，而不是單一的考慮負載諧波電流的波動帶來的影響，因而獲得性能指標(biāo)參數(shù)更加全面、更加符合實際情況

6、。它根據(jù)各種控制策略對混合有源電力濾波器的影響，靈活的選用各種控制策略，充分利用了各種控制策略的優(yōu)點，提高了混合有源電力濾波器的濾波效果。另外，為了提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度和動態(tài)性能，本文提出了對諧波電流比例系數(shù)的神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制方案以及對負載諧波電壓比例系數(shù)的自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案，通過仿真表明混合有源電力濾波器在這些控制方案下能取得比較好的控制效果。 最后，本文提出了對無源濾波器包括輸出低通濾波器和耦合變壓器的多目標(biāo)模糊

7、優(yōu)化設(shè)計方案。在設(shè)計無源濾波器補償一定量的基波無功，有源濾波器動態(tài)補償一定量的基波無功的基礎(chǔ)上，提出了實現(xiàn)降低有源濾波器諧波容量和降低無源濾波器及輸出低通濾波器和耦合變壓器的總成本的多目標(biāo)模糊優(yōu)化設(shè)計方案。然后分析了在大電流情況下，無源電力濾波器的三相電抗器在各種排列方式下的互感情況，分析結(jié)果表明在水平三角排列方式下，無源電力濾波器的三相電抗器基本不受互感的影響。接著提出了有源濾波器的IGBT逆變橋及其緩沖電路的參數(shù)設(shè)計方案，并分析了P