新式并联混合式有源电力滤波器重要技术概述

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1、新式并联混合式有源电力滤波器重要技术概述1绪论1.1谐波的产生和危害电源产生的谐波，发电机是公用电网的电源，当在发电机励磁绕组中通以直流电流，并在磁极下产生按正弦分布的磁场时，定子绕组中将感应出正弦电动势，发电机输出电压波形为正弦波。但这只是在理想的情况。实际电机中，磁极磁场并非完全按照正弦规律分布，因此感应电动势不是理想的正弦波，输出电压中包含一定的谐波，这种谐波电动势的频率和幅值只取决于发电机本身的结构和工作情况，基本与外接负载无关，可以看成谐波电压源。不过在设计发电机时采取了许多的削弱谐波电动势的措施，所以其

2、输出电压谐波含量是很小的。输配电系统产生的谐波，输配电系统中主要是电力变压器产生谐波，磁力电流和磁通的关系是非线性的，因而由正弦磁通产生的励磁电流只能是非正弦的。同时，加上设计变压器时考虑经济性，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次谐波。变压器励磁电流的谐波含量和铁心饱和程度直接相关，即和其所加的电压有关。正常情况下，所加电压为额定电压，铁心基本工作在线性范围内，谐波电流含量不大，但在轻载时电压升高，铁心工作在饱和区，谐波电流含量就会大大增加。另外，在变压器投入运行过程、

3、暂态扰动、负载剧烈变化及非正常状态运行时，都会产生大量的谐波。.1.2谐波治理及无功补偿的措施谐波治理的措施包括主动治理和被动治理两种，主动治理是指对电力电子装置本身进行改造，使其不产生谐波；被动治理是指装设滤波装置进行谐波补偿，本文涉及到的有源电力滤波器就属于被动治理装置的一种，被动治理谐波的措施还包括釆用无源电力滤波器（PassivePodash;般呈感性，因此如果Zi较大，则其谐波阻抗也较大，这对有源部分产生的谐波电压有较大的分压，会降低补偿装置的谐波补偿能力。因此，若将补偿装置的有源部分控制为谐波电压源，则

4、在提高谐波补偿能力与减小有源部分基波电流及环流之间存在矛盾。3并联混合型有源电力滤波器的控制方法研究........383.1直流侧电压控制策略分析........383.2控制方法........403.3仿真与实验........493.3.1仿真分析........493.3.2实验分析........533.4本章小结........544新型并联混合型有源电力滤波器的容错结构........554.1容错结构的设计及运行原理........554.1.1容错结构的设计........554.1.2容错结构

5、运行原理........584.2逆变器的故障诊断........614.3本章小节........685新型并联混合型有源电力滤波器容错结构的控制策略........695.1直流侧电压分析........695.2基于二维隶属云模型的增量式PID控制方法........735.3三维隶属云智能控制器........805.3.1控制器结构........805.3.2控制算法........805.4容错结构总体控制结构........825.5仿真与实验分析........835.6本章小节........8

6、85新型并联混合型有源电力滤波器容错结构的控制策略第三章提出了一种基于隶属云模型的递推积分PI控制方法，并应用到了新型并联混合型有源电力滤波器中。递推积分PI控制算法能够使闭环控制系统达到稳态无静差的效果，最终实现无差控制。但其和传统n样，响应速度较慢。第三章提出了采用隶属云模型对递推积分PI的系数/Cp、尺I进行在线调整来提高其响应速度。与n控制器相比，PID控制器除可使系统的型别提高一级外，还将提供两个负实零点。g卩PID控制器除了同样具有提高系统的稳态性能外，还多提供一个负实零点，从而在提高系统动态性能方面，

7、具有更大的优越性。常规PID参数整定方法大都是阶段性和非自动的，很多都基于人工整定，要求设计者有丰富的工程经验，并且一次性整定得到的PID参数无法很好地适应过程特性的变化，很难保证其控制效果始终处于最佳状态。另外，常规的PID控制器是P、I、D三种作用的线性组合，其控制量与系统特性变化之间呈线性映射关系，这使得PID控制在对于系统静态与动态之间的矛盾、鲁棒性与控制性能之间的矛盾等问题通常采用折衷的方法，使之不能获得最佳的控制效果。在新型并联混合型有源电力滤波器的容错结构中，对系统的动态性能要求更高，需要提出性能更好

8、的控制算法。.总结作为电能质量治理产品，有源电力滤波器的研究与应用已经进入了一个高速发展期。相对于传统的基于无源滤波器的谐波治理，APF避免了无源滤波器只能滤除特定次谐波和可能与电网发生串并联谐振等的缺点，并具有高动态响应速度、优良补偿性能及适应能力强等优点，已经在一定范围内取代无源滤波器发挥着自身独特的作用。但是目前国内对于电能质量治理领域细分市场的需求分