并联型电力有源滤波器应用若干关键技术研究

摘要

以谐波抑制和可控无功补偿为主要功能的电力有源滤波器技术经过40多年的发展已日趋成熟，目前正走向大规模的工业应用。但工业现场环境复杂，存在各种各样的负载，因而对电力有源滤波器在各种负载条件下的应用条件，可能潜在的问题以及对应的解决策略进行研究具有重要的理论和工程实际意义。本文基于并联型电力有源滤波器的工业化应用，对上述问题进行相关研究。无功补偿电容器组和无源滤波器以其制造安装简单，成本低廉在工业现场得到大量应用，但并联有源滤波器的投运通常会引发系统谐振，损坏相应设备。
　　 本文详细分析了并联型有源滤波器在各种控制方法下的工作原理和系统谐波放大的机理，在此基础上，提出了一种基于同时检测电网电压，电网电流和负载电流谐波作为有源滤波器指令的控制方法，该方法通过检测电网电压谐波引入的虚拟阻尼作用，检测电网电流形成的闭环抑制作用能有效抑制其它谐波干扰，避免系统谐振，提高系统谐波电流的补偿性能。
　　 电网中不仅含有电流型谐波源负载，还存在大量电压型谐波源负载，并联型有源滤波器只对电流型谐波有较好的抑制作用，对电压型谐波不仅抑制效果较差，还会引发谐波放大，负载过流。本文详细分析了电容滤波型整流负载(电压型谐波源)的工作过程，阐明了并联型有源滤波器不适合补偿电压型谐波的原因，并运用间歇谐振机理阐明了并联型有源滤波器补偿电压型谐波时，负载电流峰值变大的原因。在此基础上提出了两类解决方法：其一，通过对原需滤波系统进行改造，改变原系统的谐振频率范围；其二，对并联有源滤波器进行改进，变原来的宽带补偿为有限带宽补偿，有选择谐波次数的补偿，不给需滤波系统提供谐振激励源。可以有效的保证并联有源滤波器运行在含有非线性容性负载场合时，负载交流侧电流峰值不增大，同时有效的抑制电网中的谐波。
　　 实际工业现场既包括电感滤波型不可控整流负载，相控型整流负载，电容滤波型不可控整流负载以及其他风机，水泵等电机型负载，还包括无功补偿电容器组，无源滤波器组。本文详细分析了各种负载组合条件下，并联有源滤波器投入前后系统的性态，并给出了相应的对策。仿真证明了所提方法的有效性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究背景

1.2并联型有源电力滤波器基本结构和工作原理

1.3若干应用关键技术问题和研究现状

1.3.1交流侧滤波器

1.3.2应用技术

1.4本文主要研究内容

第2章与无功补偿电容或无源滤波器混用的控制技术

2.1引言

2.2并联型有源滤波器控制方法

2.2.1采样负载电流控制

2.2.2采样电网电流控制

2.2.3采样电网电压控制

2.3无功补偿电容及无源滤波系统

2.4传统控制策略

2.4.1负载检测电流中不包含电容电流

2.4.2负载检测电流包含电容电流

2.5新的控制策略

2.5.1电网电压和负载电流同时检测

2.5.2电网电压、电网电流和负载电流同时检测

2.6系统仿真

2.7本章小结

第3章并联有源滤波器在容性非线性负载中的应用

3.1引言

3.2电容滤波型整流负载

3.2.1连续电流模式

3.2.2断续电流模式

3.3并联型有源滤波器补偿电压型谐波特性

3.4解决方法

3.5系统仿真

3.6本章小结

第4章并联有源滤波器在混合负载中的应用

4.1引言

4.2单一负载

4.2.1补偿电流型谐波

4.2.2补偿电压型谐波

4.3对相邻负载的影响

4.3.1对邻近负载影响的分析

4.3.2解决方法

4.4同时补偿两种或多种类型的负载

4.4.1补偿系统分析

4.4.2解决方法

4.5本章小结

第5章总结与展望

5.1本文工作总结

5.2未来工作展望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间发表的论文