三相四线并联型有源电力滤波器指定谐波控制技术

摘要

一方面电力电子设备的大量使用和非线性负载的不断增加致使公用电网的谐波污染十分严重，极大的恶化了公用电网电能质量；另一方面这些电力电子设备和各种负载正常、稳定、高效的运行则要求公用电网提供优质的电能质量。为此，对公用电网进行谐波抑制以及无功补偿，提高公用电网的供电质量的各方面研究越来越受到关注。有源电力滤波器是一种高效、稳定、灵活的优化电能质量的重要而且先进的手段，它的应用在提高公用电网质量上将占据重要地位。
　　 本文首先对公用电网电能质量相关方面进行了简单的介绍，引出本文的研究方向有源电力滤波器；然后给出了有源电力滤波器的系统构成以及基本工作原理，具体地介绍了有源电力滤波器发展历史，各种分类以及发展趋势，详细地介绍了三相四线有源电力滤波器的研究背景和关键技术。三相四线并联型有源电力滤波器的关键技术之一就是指令电流获取。本文对有源电力滤波器电流检测方法进行了简单的综述，重点分析了目前应用于三相四线制系统下基于零线电流分离的ip-iq检测方法、基于三维坐标变换的ip-iq-ir检测方法以及基于同步坐标变换的id-iq-i0检测方法等三种电流检测方法。从提高有源电力滤波器灵活性角度，详细的研究了广义同步坐标旋转变换算法和基于滑窗的离散傅立叶变换的两种指定次数谐波滤除算法。最后，对用于电容中点型主电路三相四线制有源电力滤波器的三维空间矢量的工程实现进行了详细的分析。有源电力滤波器的数学模型是分析和研究有源电力滤波器的基础，本文对电容中点型三相四线并联型有源电力滤波器建立精确的数学模型，在此基础上，考虑到全数字控制，还对数学模型进行了离散化处理，为有源电力滤波技术有效的控制提供了坚实的理论依据。在获得精确的数学模型条件下，综合各种因素初步构建了有源电力滤波装置的系统控制策略，对外环直流电压控制和内环电流控制，在不同的控制策略下，进行了详细的分析和研究，建立了仿真模型，验证了整个系统的控制策略的有效性。最后在以上研究的基础上，本文研制了一台三相四线并联型有源电力滤波器装置。在此装置基础上本文对指令电流获取，外环直流电压控制策略和内环电流跟踪控制等等进行了大量的实验研究，实验结果表明本文提出的电流检测方法、控制策略等完全适用于并联型有源电力滤波器，确保了有源电力滤波器的补偿性能。