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混合有源滤波器控制策略研究

舒明雷  
【摘要】:电网中各种非线性负载的大量使用,造成了大量的谐波污染,导致了电能质量急剧恶化,因此对谐波进行治理势在必行。传统的无源滤波器和有源滤波器各有不足,而由两者构成的混合有源滤波器取两者之长,补两者之短,同时兼具无源滤波器造价低和有源滤波器性能好的优点,可使谐波补偿系统的性价比达到最优,是目前谐波治理的趋势之一。因此研究混合有源滤波器控制策略,保证其获得良好滤波性能的同时,能更好的发挥出混合有源滤波器的优势,具有十分重要的意义。 本文在对混合有源滤波器三种主要拓扑及其控制策略详细分析的基础上,从实用化出发,着重对并联混合有源滤波器(PHAPF)控制策略进行了深入研究。对比分析表明,并联混合有源滤波器具有良好的拓扑优势,综合性能最优。因此对并联混合有源滤波器中电压源闭环、电压源开环、电流源闭环、电流源开环四种基本控制策略进行了深入细致的分析,并提出了新型有源滤波器容量分析方法,对PHAPF中有源部分容量进行了分析,分析表明电流源开环和电压源闭环控制策略具有较好的实用价值,但两者还有不足需要改善。 针对电流源开环控制策略应用于PHAPF时,虽获得良好滤波性能但无法降低有源部分容量的问题,提出了新型电流源开环控制策略——基波注入控制策略。新型控制策略通过向无源滤波器中注入一定量的基波电流,迫使其完全承担基波电压,而有源部分不承担基波电压,从而降低了有源部分的容量,理论和仿真分析验证了结论的正确性。同时课题还完成了基于新型控制策略的30KVA PHAPF的的实用化设计,从应用角度再次证明了新型控制策略的优越性和实用性。 针对电压源闭环控制策略,文中提出一种在不需要或需要少量基波无功补偿场合使用的PHAPF新型拓扑,新型拓扑在获得良好滤波性能的同时,能进一步降低有源部分的容量。文中还完成了基于电压源闭环控制策略的新型谐波检测控制策略的分析、设计实现和实验,并通过实验进一步证明了新型谐波检测控制策略的实用性。


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