无谐波检验并联式有源电力滤波仪研究

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1、无谐波检验并联式有源电力滤波仪研究1绪论1.1谐波的产生、危害及其标准由于谐波能带来如此严重的问题，国内外一些机构相继制定了相关的标准。国际上认可的谐波标准有：国际电气电子工程师协会的EEEStd519-1992标准，国际电工委员会的IEC555-2等。IEEE和IEC的谐波标准主要分为用户系统谐波限制标准（ffiEE519-1992，正C1000-2-2，，IEC1000-3-6)、设备谐波电流限制标准（IEC1000-3-2和IEC1000-3-4)和谐波测量标准（IEC100(M-7)三大类。我

2、国对谐波治理相关的谐波标准有[7_]，GB12325-1990《电能质量供电电压允许偏差》，GB/T145549-1993《电能质量公用电网谐波》，GB/T15543-1995《电能质量三相电压允许不平衡度》，GB/T15945-1955《电能质量电力系统频率允许偏差》，GB12326-2000《电能质量电压波动和闪变》。谐波标准的制定与落实，为谐波的治理带来了积极的推动作用和重大的意义。随着大量电力电子装置等非线性负载在电力系统中的应用，电网受到了一定的负面影响，产生了电能质量下降的问题。所谓电能质

3、量（Poens公司和美国AMSC公司等。有源电力滤波器已经广泛应用到工业、商业等配电网中。2并联型LCL型有源电力滤波器2.1并联型LCL-APF结构及工作原理本文研究的并联型有源电力滤波器相当于一个受控电流源，能够对电流型的谐波源产生很好的抑制及补偿作用，可以消除谐波源引起的谐波电流，同时也可是实现对无功功率的补偿和对三相电流的平衡。LCL型有源电力滤波器具有补偿带宽高和开关纹波含量低的优点，它利用LCL滤波器具有良好低频段增益和高频段衰减特性的特点，弥补了有源电力滤波器开关纹波大的缺点，LCL-A

4、PF综合了LCL滤波器和有源电力滤波器的优点，具有更好的系统谐波及无功补偿功能，成为了目前研究的热点。并联型LCL-APF系统主电路主要包括LCL滤波器和电压型逆变器两部分，LCL滤波器以滤除高频纹波为主，系统结构如图2-2所示。LCL-APF主要是由指令运算模块、控制器模块、驱动电路部分、主电路模块和保护以及辅助电路模块组成。通过电压电流互感器检测所需的电压和电流信号，以信号处理器对获得的信号进行处理，计算出需要的功率分量，根据指令值和实际值的比较，实时控制开关器件的通断，使得输出实际所需要的谐波及

5、无功分量，实现对负载电流中所需要补偿的谐波及无功分量进行抵消，最终获得期望的电源电流值，使得电源只提供基波有功分量，改善电源的质量。本文以对LCL-APF的控制和主电路的设计为主，对控制器釆用双闭环控制策略，内环为直接功率控制，外环为直流侧电压稳定控制。2.2LCL-APF稳定性分析2.2.1LCL数学模型为了有效抑制APF开关频率谐波电流，早期APF使用L型的滤波器实现纹波抑制，发展到使用LC滤波器实现。L型滤波器和LC型滤波器具有结构简单和控制简单的优点，但是两者高频段衰减能力有限。如果要很好地滤

6、除开关纹波电流，则需要较大的电感值，这无疑会增大系统的体积，增加系统的成本。而LCL滤波器可以兼顾低频段增益的同时，能够较好地滤除脉冲宽度调制变换器所产生的高次谐波电流。相比L滤波器和LC滤波器，相同旳滤波器效果下，LCL滤波器所需电感值较小，因此LCL滤波器成为了研究热点。但是LCL滤波器存在谐振点，如果不进行控制有可能危及系统的安全及稳定性。3无谐波检测的并联型LCL-APF控制策略研究.........243.1无谐波检测技术的原理.........243.2无谐波检测的并联型LCL-APF直接

7、.........333.2.1系统结构及工作原理.........343.2.2有源阻尼功率环.........363.2.3基于SVM的LCL-APF定频控制.........393.3直流侧电压控制.........453.4本章小结.........484无谐波检测的并联型APF设计.........494.1織参数设计.........494.1.1LCL滤波器设计.........494.1.2直流侧参数设计.........504.2仿真结果与分析.........524.3本章小结..

8、.......635总结与展望.........645.1本文研究工作的总结.........645.2展望.........654无谐波检测的并联型APF设计与仿真研究4.1系统参数设计为了体现直接功率控制的无谐波检测LCL-APF动态和稳态性能，下面将给出基于谐波检测的APF直接功率控制、无谐波检测APF不定频直接功率控制和无谐波检测APF恒频直接功率控制的仿真及其分析结果。图4-1所示为并联型有源电力滤波器系统仿真原理图，图中Parti是系统的控制