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混合电力有源滤波器分析与设计研究

张鹏  
【摘要】:随着电力电子设备的大量应用,大量非线性负载接入电网,使得大量谐波涌进电网,导致电网中的电压、电流产生畸变和电气设备的使用环境被污染,严重影响电网和用电设备的安全。在对谐波进行抑制的装置中,无源滤波器只能够补偿特定次数的谐波并且还会发生串联、并联谐振等缺点;有源滤波器虽然能对任意次数的谐波进行补偿,但它对器件容量要求过高;混合有源滤波器结合了无源滤波器和有源滤波器的优点,成为了研究热点。 本论文首先是对混合有源滤波器的拓扑结构进行了研究,研究了混合有源滤波器的类型和三种控制策略,比较三种控制策略的优缺点,选取复合控制策略作为本文混合有源滤波器的控制策略;提出了一种新型混合有源滤波器的拓扑结构,并对其进行数学建模,在复合控制策略的基础上,以三种不同实验条件对数学模型进行分析,从而表明新型拓扑结构的有效性;研究了K值的选取对系统模型的稳定性和谐波补偿效果的影响,并进行了分析。其次对谐波检测进行了研究,分析了谐波检测方法的原理和类型,重点研究了基于三相瞬时无功功率的电流检测方法,针对在三相电压有畸变时,传统的基于dq的电流检测方法无法适用的缺点,提出了一种新型基于dq的电流检测方法,并对两种方法进行了比较,结果表明新型基于dq的电流检测方法能应用于三相电压有畸变的环境中。然后对混合有源滤波器的控制方法进行了研究,阐述了混合有源滤波器进行分频控制的必要性,分析了基于直流分量的分频PI控制方法,针对其计算量比较大、实现起来比较困难的缺点,提出了一种基于BP神经网络PI分频控制方法,简化计算。同时对两种方法进行了比较,说明了基于BP神经网络PI分频控制方法的有效性。最后通过对混合有源滤波器的参数设计进行了研究,以河南某公司的用电的实际检测数据为实例,进行工程分析,运用所提出的方法,确定主要参数,表明混合有源滤波器能对大容量电路进行有效的谐波补偿。


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