基于有源电力滤波器的配电网治理研究

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1、基于有源电力滤波器的配电网治理研究第1章引言1.1概述随着电力科学技术的飞速发展，越来越多的电气设备通过智能控制器来进行控制，控制器的性能是电气设备性能的核心，对其各方面参数进行安全精确的测试是保证设备安全稳定高效运行的重要举措。而电力电网作为密切关系经济生产和人民生活的重要设施，电气设备在电网中的测试和投运也必须充分准备，谨慎操作。传统的电气设备控制器测试方式之一是测量现场信号输入观察控制器输出进行性能的理论分析，二是将装置直接接入电网进行实际运行测试。前一种方式无法反映设备与电网间各参数的相互作用，无法精确反映设备的性

2、能。第二种方式无法保障设备和电网的安全，容易出现测试事故。RTDS装置具有电网及其各种状态的精确模拟能力和多种输入输出接口，能够在实验室环境对控制器进行全面的精确的实时动态的测试，是进行控制器测试的理想方式。而控制器的输入输出信号多种多样，如何构建其与RTDS装置的接口，实现控制器与RTDS信号的兼容，对保证测试的顺利进行及其可信度具有重要意义。RTDS作为专门针对电网而设计的仿真平台，仿真软件及硬件装置具有电网及其各种状态的精确模拟能力和多种输入输出接口，能够在实验室环境对低压补偿装置的控制器进行全面的精确的实时动态的测

3、试，是进行控制器测试的理想方式。而要对控制器进行全面精确实时的测试，要解决两个方面的问题。第一，虽然RTDS集成多种输入输出接口，但对于各种信号要求各异的控制器来说，还是略显不足，如RTDS就无法满足控制器对电流信号接口的要求。所以在现有RTDS的接口基础上设计更全面更精确的接口，实现控制器信号与RTDS的无缝兼容，对保证测试的顺利进行及测试结果对实践指导的可信度具有重要意义。第二，对控制器的测试需要在各方面参数上与实际环境一致的测试条件，这在仿真实验中是通过RTDS/RSCAD软件模型来模拟实现的。如何构建全面的接近实际

4、运行环境的电网模型，方便有效的模拟各种电网外部环境对控制器进行测试，也是需要考虑的重要问题之一。......1.2研究目的和意义由于配网运行中存在功率因数过低、谐波等问题，各类低压补偿装置的应用越来越广泛。目前该类装备主要以固定式或投切式电容补偿装置FC为主，有源电力滤波器APF、静止无功发生器SVG等电力电子补偿装置的应用也逐渐增多。考虑到配网运行工况十分复杂，由于产品滋生在控制、保护等策略方面考虑不够全面，导致无论是技术比较成熟的FC，还是技术原理先进的APF、SVG在实际应用中都存在故障率较高的问题，这对配网的正常运

5、行带来了较大的困扰。加强低压补偿装置的测试试验是确保该类产品安全稳定运行的重要措施。常规方法是采用现场测试的方式，这样不仅工作量大，人力物力浪费严重，同时受实际的电网条件限值，很多特殊工况难以模拟，无法对装置的控制保护性能进行全面的验证，这将给装置的安全稳定运行带来较大的安全隐患。另一种方式是采用MATLAB/SIMULINK、PSCAD/EMTDC等纯软件仿真来进行装置的建模与分析，此类仿真结果过于理想化，只能进行理论上的验证，并不能真实反映装置的实际运行结果，正是基于上述原因开展本课题的研究。......第2章有源电力

6、滤波器的工作原理及谐波检测方法研究2.1并联型有源电力滤波器工作原理目前，谐波抑制越来越多的采用有源电力滤波器。有源滤波器是一种新型装置，不仅可以动态抑制谐波，还可以补偿无功，克服了无源滤波器只能治理特定次谐波和无功补偿与谐波抑制容量难于协调等方面的缺点。图2.1为一并联型有源电力滤波器系统，其基本原理是检测补偿对象中含有谐波的电流，经指令电流运算电路计算得出补偿电流的指令信号，该指令信号经过电流跟踪控制电路驱动主电路得到相应的补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的谐波电流相互抵消，最终得到不含谐波的电流[1]。.....

7、..2.2APF主电路设计APF主电路包括直流侧电容，逆变桥和滤波电抗器，主电路元器件参数的选择不仅关系到系统的容量和基本成本，其参数正确与否还关系到系统的谐波治理效果甚至设备和人员安全。2.2.1主电路工作原理APF主电路由于其参数的正确与否会影响到系统的谐波治理效果甚至设备和人员安全，故进一步研究主电路设计之前，说明主电路的工作原理。主电路中，直流侧电容电压与交流侧电源电压的差值作用于电感上产生了补偿电流。主电路的6组开关器件的通断组合决定主电路的工作情况，一般情况下，同一相的上下两个开关器件不能同时导通。传统的并联型

8、有源滤波器的控制方法有检测负载电流控制方式，检测电源电流控制方式，复合控制方式。检测负载电流的控制方式指令电流通过负载电流来进行计算，根据负载电流的变化而变化，这种方式补偿电流能较好的跟踪指令电流，但由于补偿电流总会在负载侧和电网侧分流，因此总会有一定的谐波电流流入电网，且在电网阻抗参数发生变化时，治理