有源电力滤波器直流侧母线电压的优化控制分析

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1、摘要有源电力滤波器（APF）凭借其良好的补偿性能和广泛的适用性，在各种工业应用领域倍受青睐。伴随补偿需求的提升，多电平技术得到快速发展，实用性最强的就是三电平逆变器在APF中的应用。它的应用不仅大大提高了装置容量，而且提高了谐波补偿效果和系统可靠性。而直流侧母线电压的稳定程度、谐波电流的检测精度都直接影响APF的功率损耗和补偿效果，因此本文主要对三电平有源电力滤波器的直流侧母线电压控制和谐波电流的检测进行了研究。本文首先介绍了APF的补偿原理以及传统的ip-iq谐波检测方法，讨论了直流侧与交流侧的能量交换机理。在此基础上，首先介绍了

2、一种可以避免锁相环相位检测误差和低通滤波器延时长且存在误差影响的新型的ip-iq检测法。仿真验证了该检测方法的良好效果。本文讨论了直流侧电压对APF功率损耗的影响以及直流侧电压对交流侧补偿性能的影响，并对直流侧电压波动进行了简单分析。进而推导了直流侧电压给定值的选取范围，并结合APF直流侧电压与网侧电压和系统补偿性能三者的关系，研究了一种直流侧电压给定值控制器。在传统PI控制基础上，融入模糊控制理论，实现了通过自适应的模糊控制器来保证直流侧母线电压的稳定性。探讨了直流侧电容和交流侧进线电感的选取方式。仿真验证了推导出的给定值范围的可

3、参考性；电网电压波动时，该给定制控制器能够实现对APF补偿性能的优化；所设计的模糊控制器可以有效控制直流侧电压稳定。本文通过分析在SVPWM调制算法下的中点电位不平衡成因，研究了一种基于模糊控制的中点电位平衡控制策略。通过模糊控制产生平衡因子f来实时调整输出正负小矢量的作用时间，从而达到中点电位的动态平衡。文章最后，给出了实验平台的整体结构，对部分理论进行了实验验证，证明了文中控制方法的合理有效性。该论文有图60幅，表15个，参考文献101篇。关键词：APF；ip-iq谐波检测；直流侧电压控制；中点电位控制；模糊控制IAbstrac

4、tActivePowerFilter(APF)iswidelyusedinvariousindustrialfieldsbasedonitsgoodcompensationperformanceandwideapplicability.Withtheincreasedcompensationdemandandtherapiddevelopmentoftechnologyofmultilevel,themostpowerfulpracticalityistheapplicationinthethree-levelneutral-poi

5、nt-clampedinverters.Itsapplicationdoesnotonlyimprovetheinstalledcapacity,butalsoenhanceharmoniccompensationperformanceandsystemreliability.However,thestabilityoftheDC-busvoltageandaccuracyofharmoniccurrentdetectiondirectlyinfluenceonthepowerlossesandthecompensationeffe

6、ct.Therefore,thispaperismainlygoingtodotheresearchonthetwoaspectsofAPF.Firstly,thispaperintroducesthecompensationprincipleoftheAPFandthetraditionalip-iqharmonicdetectionmethod,anddiscussestheenergyexchangemechanismbetweenthedc-sideandtheac-side.Onthisbasis,thispaperill

7、ustratesanewdetectionmethod,whichdoesnotneedphase-lockedloopandlowpassfilterandcanavoidthephasedetectingerrorandthedelaytime.Thesimulationshowsthatthedetectionmethodhasagoodeffect.ThispaperalsodiscussestheeffectofDC-sidevoltageonthepowerlossandcompensationperformanceof

8、APF,andmakesasimpleanalysisontheDC-sidevoltagefluctuation,thendeducestherangeofvoltagevalueontheDC-side,andresearches