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具有无功补偿功能的有源滤波器控制策略研究

甘伟  
【摘要】:有源电力滤波器(APF)是一种可实现谐波动态补偿的电力电子装置,已经成为当前谐波抑制的一种重要手段,本文针对APF的关键技术展开了研究。为了充分利用APF的容量,实现对电网无功功率的调节,本文提出了一种基于APF的无功补偿容量整定方法。在其输出能力的限定下设定无功功率的补偿量,实现功能最大化利用。仿真结果表明该整定方法能够实现无功功率的动态补偿。实际系统运行过程中滤波电感参数会随时间变化,这将降低系统的性能,甚至直接影响到系统的稳定性。本文以最小二乘法为理论基础层层推进,提出了一种dq坐标系下的滤波电感参数在线辨识方法。仿真结果表明该方法能够消除传统辨识方法存在的毛刺,提高辨识的精确度。为了改善重复控制器的动态特性,及时实现对电网谐波电流的准确跟踪,本文在传统重复控制的基础上提出了一种快速重复控制方法。以谐波电流的成分为切入点,通过改变重复控制器的延时时间,使系统的响应时间由1.5个工频周期缩短为1/4个工频周期。仿真结果表明快速重复控制大幅提升了系统的响应速度。快速重复控制具备广泛的适用范围,它增强了控制系统的鲁棒性,进一步改善了APF的滤波性能。最后,本文以模型预测控制指标函数的选取为切入点,提出了一种以逆变器输出电压的跟踪误差为寻优准则的控制方法。该方法将开关状态的间接寻优转化为直接寻优,选择的开关状态更为合理,改善了谐波电流跟踪效果。同时,提出了一种降低开关频率的方法,该方法通过判断电流跟踪误差值来提高相邻矢量的被选概率,有效降低了开关频率。


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