模塊化有源電力濾波器關鍵技術研究及系統(tǒng)設計.pdf

1、隨著電力電子技術的不斷發(fā)展，電網諧波問題日益突出，而有源電力濾波器（Active Power Filter，APF）作為一種有效濾除諧波和補償無功的裝置受到越來越多的關注，其對電能質量的提高和電網的安全穩(wěn)定運行具有重要的現(xiàn)實意義。工業(yè)的不斷發(fā)展使得大容量APF的需求日益增加，模塊化APF的出現(xiàn)有效解決了大容量裝置帶來的技術問題和對大容量濾波裝置需求之間的矛盾。本文以模塊化APF為研究對象，對其諧波檢測、分流和限流保護策略、載波移相調制策

2、略、參數(shù)選擇及軟硬件設計等關鍵技術問題進行了研究。
　　本文首先介紹了兩種常用的諧波檢測方法，即基于同步旋轉坐標的諧波檢測和基于傅里葉變換的諧波檢測，并對其優(yōu)缺點進行了討論。針對基于傅里葉變換的諧波檢測方法，分析了離散傅里葉變換、快速傅里葉變換及滑窗迭代傅里葉變換三種算法在計算量和實現(xiàn)功能上的不同，得出滑窗迭代傅里葉變換算法具有計算量小、響應速度快等特點的結論。針對模塊化 APF的特點，分析了模塊之間指令電流的分配原則，考慮系統(tǒng)運

3、行的穩(wěn)定性、安全性和系統(tǒng)冗余特性，設計了分流系數(shù)可更新的均流方案和限流、過流保護方案。
　　為了減小APF的輸出電流紋波，本文在模塊化APF中應用了載波移相的思想，在低開關頻率下實現(xiàn)了等效高開關頻率的控制效果。首先采用二重傅里葉分析法比較了雙極性調制和單極倍頻調制輸出電壓諧波特性的差異，然后根據(jù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)和模塊電流疊加原理，用數(shù)學分析和仿真驗證的方法比較了在兩種調制方法中應用載波移相策略后總輸出電流的諧波特性，理論和仿真結果均證

4、明單極倍頻載波移相調制可以更好的抵消開關次諧波，具有更優(yōu)的調制性能。
　　設計了模塊化的有源電力濾波器系統(tǒng)，針對LCL型三相H全橋結構的APF主電路，給出了直流母線電容、濾波電感電容、阻尼電阻等參數(shù)的具體設計方法。根據(jù)系統(tǒng)數(shù)學模型，采用了基于前饋解耦的電流內環(huán)和基于兩級控制的電壓外環(huán)控制方案，利用仿真對所設計控制系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性和動態(tài)穩(wěn)定性進行了驗證。最后，給出了模塊化 APF系統(tǒng)的軟硬件設計思路，并在實驗樣機上對以上理論分析進行