大功率注入混合型电力滤波器的研究

摘要

随着大功率非线性负载装置在电力系统中广泛的使用，给高压配电网造成了严重的谐波污染，对高压配电网的安全经济的运行构成威胁，必须加以抑制。在6kV、10kV、35kV等高压配电系统中，从便于运行维护和减少投资成本方面考虑，常采用集中治理的方式来实现高压配电网谐波和无功综合动态治理。为了解决高压配电网集中治理问题，本文采用了一种由注入式有源电力滤波器(IAPF)、静止无功补偿器(SVC)和无源电力滤波器(PF)联合运行的大功率注入式混合型电力滤波器(HIHPF)，并研究了该装置的拓扑结构、基本原理、谐波检测算法、控制策略、HIHPF参数优化设等，形成了较为完整的高压配电网谐波与无功综合动态治理的新方法，主要研究内容和创新如下：
　　 1、分析了四种适用于高压配电网的大功率注入式混合型电力滤波器的拓扑结构：大功率单谐振注入式混合型电力滤波器(S-HIHPF)、大功率双谐振注入式混合型电力滤波器(D-HIHPF)、大功率多通道注入式混合型电力滤波器(M-HIHPF)及改进的大功率注入式混合型电力滤波器(I-HIHPF)，并分析了它们各自的优缺点以及适用的场合，给出了统一电气模型和四种基本控制策略。
　　 2、采用了基于瞬时功率理论的谐波电流检测方法和基于递推积分方式加PI参数模糊自整定的电流跟踪控制方法，实现了对系统的无差控制；采用了滞环控制能量泄放方法对HIHPF的直流侧电容器电压进行稳定，避免了HIHPF应用于高压配电网时产生直流侧电容器电压飙升的现象。
　　 3、编写了大功率注入式混合型电力滤波器谐波分析软件，能计算出电压和电流的谐波含量、无功补偿量和系统阻抗等，方便HIHPF参数的设计及优化。仿真证明，合理参数的HIHPF能够动态治理谐波、容性和感性无功补偿连续可调、无源滤波器部分能抑制晶闸管调节时产生的谐波电流，达到很好的解决高压配电网电流电压波形畸变和节能降耗的技术难题。