混合型有源电力滤波器谐波检测及部分参数设计的研究

摘要

电力电子技术在给人类带来方便、高效和巨大利益的同时，它的谐波、非线性、冲击性和不平衡用电的特性也给电网的供电质量带来严重的污染，向电网注入了大量的谐波和无功功率。大量的谐波会给电网带来一系列的问题，如继电保护和自动装置误动作等等，而无功功率会增加线路的发热损耗，同时也会增加发电机和变压器的容量等。传统的谐波抑制和无功功率补偿均采用无源电力滤波技术，但是无源电力滤波器PPF(Passive Power Filter)存在有先天性的不足，已不能满足用户对电能质量的要求。这时有源电力滤波器APF(Active Power Filter)应运而生，有源电力滤波器在治理谐波电流和补偿无功功率时具有很好的实时性和动态性，能根据谐波和无功的变化而变化，但是其容量有限。虽然无源电力滤波器不具实时性和动态性的特点，但具有容量大的优点。所以由有源电力滤波器和无源电力滤波器而结合的混合型有源电力滤波器HAPH(Hvbrid Active PowerFilter)不失为一种最佳选择。混合型有源电力滤波器作为一种既能动态抑制谐波又能补偿一定的无功功率的装置日益成为研究的热点。
　　混合型有源电力滤波器的研制有三个关键点，一是谐波电流的检测；二是输出补偿电流的控制；三是各个部分参数的设计，这也是研究混合型有源电力滤波器的重点。为了快速、有效的检测出由非线性负载产生的谐波，文章采用基于FBD法的谐波实时检测方法应用于混合型有源电力滤波器上，与基于瞬时无功功率理论的p-q谐波检测法相比较，FBD法没有复杂的park变换和d-q变换，可以更快速地用于单相、三相三线制及三相四线制的基波和谐波电流的实时检测；为了提高控制精度以及增强控制系统的鲁棒性，补偿电流控制采用的是比较成熟的空间矢量电压控制策略；在设计混合型有源电力滤波器时，对各个部分设计的原则进行了详细的论述。最后根据所采用的检测方法、控制策略以及根据相应的原则进行参数设计在MATLAB/SIMULINK上建立了仿真模型，仿真结果表明该检测方法的正确性、控制策略的有效性以及设计的可行性。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 谐波的定义、产生以及危害

1.2 无功功率的定义、产生以及危害

1.3 谐波和无功问题的解决

1.4 有源电力滤波器的发展现状

1.5 本文的主要工作

第2章 HAPF的拓扑结构及其数学模型

2.1 无源电力滤波器

2.1.1 无源电力滤波器的工作原理

2.2 有源电力滤波器

2.2.1 有源电力滤波器的分类

2.2.2 有源电力滤波器的滤波原理

2.3 并联混合型有源电力滤波器

2.3.1 并联混合型有源电力滤波器的数学模型

2.4 本章小结

第3章 谐波电流检测的方法

3.1 概述

3.2 谐波和无功电流检测

3.2.1 基于傅里叶变换的检测方法

3.2.2 基于瞬时无功功率理论的p-g检测方法

3.2.4 基于FBD法的谐波和基波无功电流检测

3.3 本章小结

第4章 HAPF的控制方式

4.1 补偿电流控制

4.1.1 电流跟踪控制

4.1.2 电压控制

4.2 直流侧电压控制

4.3 本章小结

第5章 HAPF参数的设计

5.1 无源部分的设计

5.1.1 单调谐滤波器的设计

5.1.2 高通滤波器的设计

5.2 有源部分的设计

5.2.1 系统工作原理

5.2.2 支路参数设计

5.3 直流侧电容及电压的选取

5.3.1 直流侧电容的确定

5.3.2 直流侧电压的确定

5.4 交流侧输出滤波器的设计

5.5 仿真分析

5.5.1 仿真结果

总结与展望

参考文献

致 谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录