串联谐振注入式混合有源电力滤波器研究

摘要

电力电子设备的大量使用使得谐波问题日益严重，谐波成为影响电能质量的主要因素；另一方面，现代用电设备对电能质量更加敏感，对供电质量提出了更高的要求。有源电力滤波器作为治理谐波最有效的手段，其研究和应用越来越受到人们的重视。 本文在综合国内外有关文献的基础上，综述了有源电力滤波器的发展历程、现状和趋势、优缺点及其适用范围，随后简要介绍了有源电力滤波器的分类及拓扑结构。 本文选取了APF承受基波电压和电流都较小的LC串联谐振注入式HAPF方案作为研究重点。通过建立HAPF系统基于瞬时值的线性微分方程组，进行线性代数坐标变换的方法，分析了这种HAPF的单相等效电路与三相电路在暂态和稳态条件下的等价性。 本文针对二阶HAPF设计了两种复合控制方法：即精确对消特定次数谐波的复合控制方法，和采用两个一阶滞后环节串联来近似二阶积分的复合控制方法。并且在此基础上，提出了运用基于相移SPWM技术的级联变换器来取代原来的单个全桥逆变器。这就使得等效载波频率成倍提高，使得逆变器具有功耗小、输出谐波含量低等优点，在理论上分析了其实用性与可行性。 最后对HAPF中的电压源型逆变器的输出电流波形控制进行了研究，采用状态反馈加重复控制的控制策略，用状态反馈环节保证系统的稳定性，同时依靠重复控制器提高输出电流的跟踪精度。提高二阶混合有源电力滤波器的滤波性能。