基于dq检测之单周管控有源电力滤波仪概述

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1、基于dq检测之单周管控有源电力滤波仪概述第1章绪论1.1课题研究背景及意义在现如今的社会生活中，人们已经越来越离不开电能。与此同时，电能也已经成为全世界所使用的最广泛能源之一，并且其应用水平还标志着一个国家发达水平的高低。伴随着社会的发展和科技的进步，各行各业普遍都对电能质量的需求不断升高。从不同角度均可看出，电能质量严重制约着国民经济的发展步伐，而衡量电能质量的首要指标就是电力系统谐波[1,2]。在电力系统中，大量的非线性负载应用是造成谐波污染的根本原因。电网内部主要存在如下的两类谐波源[3,4]：1.配备有半导体的装置，例如逆变器、变频器、整流

2、器等；2.配备有铁磁和电弧元件的装置，如电焊机、电弧炉等。一些国外的学术机构像国际电工委员会与国际电气电子工程师协会对谐波的限制都有着明确的要求，而且制定了相关的谐波限定标准。这些标准的建立意在解决电网和谐波源之间的谐波干扰、电磁兼容问题，以及保证电网和用户的安全、可靠、经济运行[5]。近几年来，我国也比较重视谐波问题，先后制定出了《电能质量公共电网谐波》和《电力系统谐波管理暂行规定》两项国家标准[6,7]。《电能质量公共电网谐波》明确规定了10kV及以下的电网电压中谐波含量不超过5%。对于10~110kV各级电网随着电压等级的升高，电网中的电压总

3、谐波畸变率要求也越来越严格，如表1-1所示。尤其对于关键场合，像医院、机场等严格要求其用电设备的谐波畸变因数必须控制在3%以下[8]。1.2电力谐波的治理手段当前基本有两类方法治理谐波污染：一是从根本上改善谐波源，改造产生谐波的设备，使其不产生谐波甚至功率因数为1；二是装设补偿装置以便补偿谐波源产生的谐波，第二种方法对于各种类型的谐波源都适合使用[10]。作为传统的谐波抑制方法，无源滤波有着功不可没的作用，其做法是在谐波源的附近搭设无源电力滤波器用来最大限度地消除谐波分量[11]。在很长一段时期内，无源电力滤波器的使用非常广泛，主要是由于结构简单和

4、便于维护操作等优点，从而大量应用于抑制谐波和无功补偿这两个方面。但是无源滤波器局限性很大，只能对规定的谐波成分起到抑制作用，而且容易与电网发生并联谐振。随着世界各国科学家们不断地努力探索，有源电力滤波器(ActivePoA，额定输入电流是5A。电流检测及调理电路如图4-5所示。结论有源电力滤波器是近年来逐渐发展起来的补偿性能良好的谐波及无功补偿装置，凭借着其卓越的滤波、补偿特性有着广泛的应用前景。为了改善电能质量提高供电质量，并满足国家提出建设智能电网的时代需求，设计和生产出安全可靠的大容量有源电力滤波装置，极大地促进地推动了我国电力事业向前发展。

5、本文采用dq谐波电流检测方法和单周控制方法进行了仿真和实验的研究。本文主要完成了以下工作：1.从改善电能质量因数洁净电网的角度出发，详细阐述了谐波污染以及谐波治理过程中有源电力滤波器的应用研究现状，并得出并联型有源电力滤波器对补偿无功和抑制谐波的关键性作用。2.本文将并联型的有源电力滤波器作为研究方向，具体分析了dq谐波电流检测法和单周控制策略，根据各自的优势选为检测方法和控制方法。并且通过理论分析计算了主电路的各个参数。3.应用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了单周控制有源电力滤波器的系统模型。同时分别仿真了系统带阻感负载和冲击性负载的情况，仿

6、真结果表明该设计方案下的有源电力滤波器可以实现快速补偿的功能。4.利用CCS软件编写了DSP软件程序，使DSP能够实现A/D采样和谐波电流计算的功能。5.在理论分析和仿真建模的基础上，完成了对有源电力滤波器中硬件电路的设计，包括电流检测调理电路、过零检测电路、驱动电路以及主电路，并完成了实验平台的搭建。同时实验结果的数据满足设计要求，从而进一步验证了本设计的可行性。