多模塊并聯(lián)APF關鍵技術研究.pdf

1、根據(jù)我國綠色、低碳發(fā)展的要求，電網(wǎng)諧波問題受到越來越多的關注。有源電力濾波器（Active Power Filter, APF）作為治理諧波的有效裝置之一，逐漸趨于大規(guī)模工業(yè)應用。工業(yè)界對大容量、高可靠性的APF需求日益增多。多模塊并聯(lián)APF以其擴容靈活、可靠性高等優(yōu)點成為一個重要發(fā)展方向和研究熱點。本文對多模塊并聯(lián)APF的若干關鍵技術問題進行了深入研究。
　　為滿足各模塊對負載電流采樣信號的一致性及采樣系統(tǒng)可靠性要求，設計了模塊

2、化APF負載電流兩級采樣策略，可避免各模塊共用一級傳感器時存在的單點故障，以及各APF模塊單獨設置電流傳感器引起的采樣信號不同步問題;對適用于APF不對稱諧波負載提取的數(shù)字帶通濾波器法、ip、iq法、離散傅立葉變換法進行分析對比，在此基礎上給出了改進離散傅立葉諧波檢測方法，可檢測指定次不對稱諧波，并且計算效率和所需數(shù)據(jù)空間比傳統(tǒng)DFT滑窗迭代算法有所改善。相關實驗驗證了設計方法和技術的有效性。
　　針對N+X冗余系統(tǒng)需要對每個單機

3、APF模塊設置一個固定物理地址，難以產業(yè)化的問題，在分析N+X并聯(lián)冗余APF系統(tǒng)的可靠性的基礎上，分別提出了一種基于模塊編號的集中控制和主從控制策略，設計了系統(tǒng)均流策略、模塊限流保護方法，最終實現(xiàn)了具有較大潛在應用價值、高可靠性的N+1多模塊并聯(lián)APF冗余控制策略。同時，提出了一種模塊橋臂間故障冗余策略，較之故障時整機切除模塊的方法，可以充分利用故障模塊的完好橋臂，增加了模塊工作的靈活性。通過樣機實驗驗證了所提出的冗余控制策略的可行性與

4、實用性。
　　針對采用LCL濾波器的APF諧振問題，采用了帶LC開關紋波抑制支路的無源阻尼方法，可有效抑制諧振，并減少傳統(tǒng)阻尼電阻引起的損耗和發(fā)熱。建立了多模塊APF并聯(lián)結構的多變量系統(tǒng)數(shù)學模型，并在合理假設所有APF參數(shù)完全一致的情況下，推導出n模塊并聯(lián)APF的等效單機模型。并在考慮網(wǎng)側阻抗耦合問題的基礎上，分析了模塊化APF的穩(wěn)定性。
　　以三模塊APF并聯(lián)系統(tǒng)樣機的設計與實現(xiàn)為例，進行了模塊化APF并聯(lián)系統(tǒng)試制。將AP

5、F模塊設計為結構緊湊、易于實現(xiàn)熱插拔的“抽屜式”結構。為保證“抽屜式”結構的散熱裕量，提出強制風冷條件下流動-散熱耦合的流體動力學(Computational FluidDynamics，CFD)數(shù)值模擬方法，可準確模擬APF模塊在工作中的實際溫升情況，縮減了研發(fā)成本和研發(fā)周期。同時，設計了多模塊并聯(lián)APF系統(tǒng)的控制、通訊及人機界面的實現(xiàn)方案。最后，在所研制的三模塊APF并聯(lián)系統(tǒng)中實驗驗證，包括三相平衡負載、以及各種不平衡負載工況下模塊