并联有源滤波器控制技术概述

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1、并联有源滤波器控制技术概述第1章绪论1.1课题研究的目的和意义电能是一种清洁、高效的能源形式，是现代社会使用最为广泛的能源，是社会经济快速可持续发展的重要物质保证，是各种高新技术，尤其是信息与控制技术有效应用的前提。随着科技的发展，人们对电能的需求不仅停留在量的层面，更扩展到质的领域。当代电力系统面临着前所未有的机遇与挑战。建设更加安全、可靠、环保、经济的电力系统，如何为用户提供更加优质的电能与服务已成为电力系统面临的主要问题。近年来，世界范围内许多知名学者纷纷著书立说，研究和讨论电能质量问题；许多国家和团体纷纷成立专门的标准和研究机构，对推动电能质量理论与方法、监测与控制、技术

2、与装置、评估与标准等领域工作起到了极大的推动作用。电能质量问题之所以日益受到重视，是因为[D1D]：(1)现代自动化生产过程中的各种先进仪器设备对电能质量的要求越来越高。传统的许多机电设备对供电质量的敏感度较低，在电能质量较低的场合仍然可以正常工作；然而现代得到广泛应用的各种自动化生产线、以微处理器为核心的电气设备、精密加工装置、机器人等先进技术对电能质量极为敏感，一旦出现问题，轻则造成设备故障，重则系统瘫痪。(2)最初为了节约能源、提高效率而广泛应用的各种电力电子装置正逐渐成为电能质量问题的主要。电力电子器件的非线性使其工作时会产生谐波、无功等问题。工业生产中大量使用的电力电子

3、变流器，如整流器、变频器等已经成为目前配电网谐波的主要。生产生活中大量使用的开关电源、荧光灯等照明装置正逐渐成为另一主要的谐波。(3)人们越来越意识到，电能质量意味着经济的问题。一方面，电能质量问题会造成企业的生产力下降，竞争力减弱，还可能会造成巨大的经济损失；另一方面，电能本身就是一种商品，电能质量会极大影响电能的价值。因此为适应市场竞争，提高电能质量势在必然。.1.26B并联有源滤波器研究现状有源滤波器按照不同的角度，可以有多种分类方法。按照接入电网的方式，有源电力滤波器可分为串联型、并联型和串并联型。这三类的具体划分如图1-1所示。串联型有源滤波器通过耦合变压器串入电网，如

4、图1-2所示，可以将其等效为一个受控电压源[8-10]。它的主要作用是消除电压型谐波，治理动态电压波动、闪变等电能质量问题。由于串联型有源滤波器中流过的是全部的负载电流，因而其功率损耗很大；此外由于串联有源电力滤波器的投切、故障后的退出及各种保护也较为复杂，导致目前单独使用串联型有源滤波器的例子很少，研究和应用多集中在其与无源滤波器所组成的串联混合型有源电力滤波器上。并联型有源滤波器的拓扑如图1-3所示，它通过连接电抗并联接入电网，通过向系统注入与无功及谐波电流大小相等、方向相反的电流，抑制谐波电流向网侧扩散，保证网侧电流正弦并可实现单位功率因数[11]。其工作原理可以等效为受控

5、电流源。相比于串联有源滤波器，并联有源滤波器的接入方式使其投切更加方便灵活，加之易于进行各种保护等优点，使其获得了更加广泛的应用。串并联型有源电力滤波器，如图1-4所示，又被称为统一电能质量调节器(PQC)[12,13]。它综合了串联型和并联型两种有源滤波器的优点，可以同时实现动态无功补偿、电压型及电流型谐波抑制、治理电压波动及闪变、维持电网电压稳定等功能，因而被认为是最为理想的一种电能质量控制器。然而，其结构较复杂、成本较高，这在一定程度上限制了其发展应用。第2章基于修正RDFT的电网相量同步检测算法2.18B引言并联有源滤波器实现单位功率因数的关键是快速准确检测电网的同步相量

6、，而这部分功能通常是由锁相环实现的。按照实现方式区分，锁相环又分为硬件锁相环和软件锁相环两类。硬件锁相环容易受到检测信号高频尖峰的影响，产生虚假的过零指令，从而影响APF的稳定性及性能；而软件锁相环技术近年来发展迅速，不但可以节省硬件成本，而且精度很高，实现算法也较为简单。然而，软件锁相的各种算法都存在一些各自的缺点，如动态响应慢、在电压畸变不对称情况下精度较低等。本文采用离散傅里叶变换的方法代替传统意义上的锁相环，具有检测精度高，资源占用少等优点。然而，实际的电力系统由于发电机输入输出转矩存在差值，频率总是在缓慢波动。而采用固定采样频率的DFT在非同步采样条件下会出现较大的相位

7、检测误差[135-137]，本章主要研究在固定采样频率的条件下如何通过对RDFT检测结果进行修正，得到准确的电网同步相量和谐波电流，以保证APF高精度的功率控制和谐波抑制效果。2.29BAPF系统描述及工作原理图2-1给出了并联补偿系统的原理图。非线性负荷LZ从电网中汲取基波有功电流分量Lpi、基波无功电流分量Lqi和谐波电流分量Li。并联有源滤波器通过向电网注入一个与待补偿的基波无功及谐波电流分量幅值相等，相位相反的电流，使网侧电流中只剩下所期望的基波有功电流分量，从而达到补偿