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基于瞬时无功功率理论的有源电力滤波器谐波和无功检测的研究

袁洪德  
【摘要】:随着电力电子技术的迅速发展以及现代工业发展的需要,电力电子器件的大规模使用,对电网造成了较大的冲击,尤其以其中的谐波污染问题最为严重。谐波危害着电力系统的正常运行,尤其在一些对电能质量要求较高的生产企业,谐波污染更为严重,谐波治理问题刻不容缓。APF正逐渐成为解决谐污染问题的主要手段,而谐波电流检测作为APF工作的关键环节之一,其检测性能的优越与否直接关系到APF的运行性能,因此一直是致力于研究APF的专家、学者的研究热点。1984年H.Akagi等人提出瞬时无功功率理论后,将这种新型理论用于APF中的谐波检测并获得成功,其后不断涌现出现出了多种改进的检测方法。本文对基于瞬时无功功率理论的谐波和无功电流检测法进行了原理分析,包括p-q检测法,ip-iq检测法和dq检测法。在此基础上,又分别分析在三相电压畸变、电压不对称及三相四线制情况下,上述3种方法的检测精度及局限性,并通过仿真软件MATLAB/SIMULINK对其进行仿真验证。在上述3种方法中,以dq检测法的应用最为广泛,其检测精度与动态响应速度均相对较优。但若电网出现三相电源电压不对称时,运用该理论检测非线性负载无功电流时,会因理论缺陷而产生检测误差。因此本文在此研究基础上提出一种能在电压不对称下准确检测出谐波和无功电流的改进方法,综合理论分析和仿真验证,结果表明了该改进算法的正确性及灵活性。此外,因电网故障诊断及实际装置限流等要求,除全补偿外,指定次谐波补偿也占据重要地位。因此,指定次谐波检测同样占据重要地位,值得我们关注。传统的指定次谐波检测都是采用快速傅里叶变换得来,该方法存在计算复杂、延时大等问题,不太适用电网波动较大情形及快速补偿的要求。本文在瞬时无功功率理论的研究基础上提出一种在三相三线制和三相四线制电路中都能准确、快速检测出系统中指定次谐波电流的方法,并用仿真软件进行验证,结果表明该算法不但检测精度高、响应速度快,而且颇具灵活性。


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