30kva三相三线制并联型有源电力滤波器研究

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1、30kVA三相三线制并联型有源电力滤波器研究第1章引言1.1谐波的产生机理及其危害电网中，谐波有非常大的危害，现如今最主要问题之一就是如何处理好谐波污染问题。电网中的高次谐波将导致输电线路功耗增加。谐波影响着电力系统中大量的设备，轻则使其无法正常工作，重则会毁坏电力设备。非线性用电设备的大量存在是谐波污染严重的关键因素，系统中的谐波源可以分为这样几种：（1）含半导体非线性元件的谐波源变流器设备：变流器本身会产生畸变的电流，并且会引发产生低次谐波和高频谐波。电力机车：三相电流不平衡，所以在基波电流中产生的负序电流，在电力系统中会产生大量的谐波电流。开关电源设备

2、：由于开关电源频率都比较高高，在开关管通断时会产生高次谐波。（2）含电弧和铁磁等非线性设备的谐波源交流电弧炉、电焊机：设备本身工作时长不确定导致了非对称的电弧电流的产生，这样会带来很多的谐波进入电网。由于谐波危害很大，所以对谐波的分析、检测、抑制很重要。随着日新月异的科技发展，简单的消除已无法满足电力系统的需求，有源电力滤波器可以检测，分析和补偿谐波电流，所以就取缔了传统的谐波抑制的方法，不再使用无源滤波器吸收谐波。有源滤波器首先要进行谐波检测，检测方法的选择会影响滤波效果，所以选择一个优秀的谐波检测方法是谐波补偿装置的首要任务。......1.2有源电力滤

3、波器介绍有源电力滤波器需要单独提供电源，它能够实时的进行谐波抑制和进行无功补偿，而且对不断产生变化的谐波一样能够进行无功补偿，具有了实时性和可动性，可同时进行谐波补偿以及无功补偿。APF现在在国内外已广泛用于工业和民用设备，改善了整个大电网电能质量。不过，APF的高成本投入和运行成本以及控制系统设计复杂是限制APF的最大瓶颈。全谐波补偿和特定次谐波补偿是两种谐波电流补偿方案。顾名思义，全谐波是面向所有次数的谐波，而特定次谐波是只选取指定次数的谐波，两者是面向不同次数的谐波进行检测和补偿。后者由于其谐波电流的固有特性，同一时间内能补偿所有次数的谐波或者指定的某

4、一次谐波。这样做有几个很好的优点：（1）APF中的输出电感特性会随着其频率大小的改变而发生变化，而在设计PI控制器的时候由于电流跟踪策略针对全谐波电流，频率的差异让电感特性产生很大的差异，大大降低了APF的补偿效果。（2）如果谐波电流超出了APF所设计的最大补偿容量，此时可选择任一次谐波进行补偿，当特定次谐波危害较大含量也很大时，就可以专门对其进行补偿，忽略其他含量次谐波；（3）有些情况下，仅仅只需要使谐波达到标准规定的限定值以下即可，不需要过多的补偿，这样就可以控制容量和成本，使APF更加物美价廉；（4）通过和PF的搭配容易组成混合型APF。在混合型APF

5、中，有源部分仅补偿特定次数的谐波，无源部分来补偿其它次谐波，分工的明确大大提高了其效率而且压缩了其成本；（5）该方式适合于几个APF的并联使用还有模块化设计，在电流较大的情况下可采用这种多APF并联方式。..........第2章有源电力滤波器控制理论及算法三相三线制并联型电力滤波器对于如何进行选择合适的数学模型，如何进行正确的选择主电路的拓扑结构，以及元器件的选型和参数的选择和计算等等都要求很高，属于非常重要的技术要求，这些部位的选择直接影响了APF的滤波情况。基于瞬时无功理论的谐波电流检测法现在已使用的非常广泛，因为其理论体系已经十分成熟。而其中最为优秀

6、的ip-iq谐波电流检测方法在和基于小波变换的谐波电流检测方法的进行了比较分析后，后者的方法明显要更为优秀。不过由于条件限制，本文只对小波变换做了仿真分析，本文使用的还是ip-iq谐波电流检测方法。本章主要内容是对三相并联型APF的数学建模，分析研究了基于瞬时无功理论的谐波电流检测法，基于小波变换的谐波电流检测法和补偿电流控制方法。2.1三相三线制并联型有源电力滤波器数学建模分析APF的基础方式就是采用数学模型，通过三相三线制并联型APF的主电路，由基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）可很容易得出相应的三相并联型有源电力滤波器数学模型[12

7、]。通过该数学模型对有源电力滤波器的谐波检测、输出电流控制进行系统分析。数学模型的分类一般有abc坐标系、αβ坐标系和dq坐标系[11]。本文采用的是dq两相旋转坐标系下的数学模型。通过对式（2-11）进行细致观察可以得出以下结论：（1）如果与电网相连的耦合电感以及等效损耗电阻的部分承担电势差，便可出现与其对应的补偿电流，这就是并联型APF产生谐波补偿电流的基础。（2）对电网侧以及变流侧电势的检测与控制就是并联型APF能够实时的检测信号的关键。在不考虑外界影响的情况下，如何更好使变流器产生所需要的电压取决于如何更好的控制六路开关管。（3

8、）理想情况下，并联型APF直流侧是无损的，电压恒定。