不对称双Boost型三相直流侧有源电力滤波器的研究

摘要

随着电力电子技术的发展，电力电子装置也得到了广泛应用，它们在国民经济中起到了重要作用。但是这些电力电子装置在使用的同时也会产生大量的谐波，这些谐波对电网的影响和危害日益严重，由谐波引起的各种故障和事故不断发生，给国民经济、生产和生活造成不必要的损失。国外有机构对各电力用户的最大谐波源进行了调查，发现最大谐波源来自整流器的用户占89％。所以世界各国都在对整流桥负载的谐波消除进行了大量的研究，国外主要是强制电力用户对电力电子装置进行改造，使其不产生谐波。而我国经济目前还处于发展时期，不可能对所有的装置都进行改造，所以我国目前主要还是通过装设谐波滤除装置来消除谐波，即有源电力滤波器。对于三相整流桥负载，目前的并联APF结构主要有三相交流侧APF和三相直流侧APF，而直流侧APF相对于交流侧APF具有结构简单，补偿容量低等特点，具有极大的应用前景。所以本文主要针对三相整流桥提出了不对称双Boost型三相直流侧滤波器结构，不对称双Boost型三相直流侧滤波器结构相对于传统的三相直流侧滤波器结构减少了有源开关和电容的数量，降低了成本，提高了电路的可靠性，具有极大的应用前景。
　　 在不对称双Boost型三相直流侧滤波器结构的基础上，本文提出了基于低频开关的不对称双Boost型三相直流侧有源电力滤波器和基于阻抗耦合的不对称双Boost型三相直流侧有源电力滤波器电路，并讲述了它们的工作原理，由于不对称双Boost结构中三个开关的特殊时序要求，本文采用了双沿调制方式，以确保电路能正常工作。
　　 在控制策略方面，本文使用双环平均电流控制方法对电路进行控制。本文首先建立了电路的电压环和电流环模型，由于本文电路不存在稳态工作点，所以本文采用两次平均的方法求取电压环传递函数，然后在电压环和电流环模型基础上上得到了补偿器参数，通过仿真验证本文所提滤波器结构的可行性与设计过程的正确性。
　　 通过对不对称双Boost型三相直流侧滤波器与传统三相直流侧滤波器的补偿容量与开关应力方面的比较，有力证明了不对称双Boost型三相直流侧滤波器结构的技术优势。