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新型注入式混合有源滤波器控制算法的研究

发布时间:2020-07-21 17:45:28 阅读: 来源:垫圈厂家

摘要:非线性负载在电网中的大量使用导致了电能质量的恶化,因此需对谐波污染进行治理。基于一种新型35 kV注入式混合有源电力滤波器(IHAPF),在传统递推积分PI控制及滞环控制理论基础上改进了二者的缺点,提出了一种复合控制方法,可快速无差地跟踪指令信号。仿真及实验验证了所提方法的有效性及正确性。关键词:有源电力滤波器;谐波抑制;无功补偿1 引言 电力电子装置等非线性负荷在电网中的大规模应用造成电网的谐波污染,而用户对电能质量的要求越来越高,因此需研制电能质量控制装备以改善电能质量。无源滤波器只能固定滤除特定次谐波并可能与电网发生串并联谐振;并联型APF结合了开关和滤波器二者的优点,是电能质量治理的主要研究方向。大功率IHAPF改进了传统并联谐振型混合APF的拓扑结构,可对有源部分的交流侧进行稳压,避免了额外的整流电路,可达到工程应用的目的。 电流跟踪控制方法的优劣在于控制系统的实时性、动态性能和控制精度。基于新型35 kV的IHAPF,在分析多种控制方法的基础上,提出了复合控制方法。复合控制基于滞环控制及递推积分PI控制理论,克服了滞环控制有差调节、电流开关毛刺较大以及递推积分PI控制稳态到达时间长的缺点,实现了这两种控制方法的有机结合。2 拓扑结构分析 对于传统的并联混合APF有源部分,交流侧并联的基波谐振支路使有源部分不承受基波电压,大大减小了有源部分的容量,使其适用于较高的电压等级。但由于基波谐振支路的存在,只能通过加入额外的整流设备对直流侧电容进行充电,在实际运行时,由于电网电压波动及负载变化等原因会造成交流侧能量的倒灌,从而引起直流侧电压抬升,严重影响系统的可靠性及稳定性。 新型IHAPF的拓扑结构如图1所示,在拓扑结构上针对上述问题进行了改进。逆变器输出经过滤波电感后与分压电感并联在变压器的初级,变压器的次级串联单调谐支路并入电网。

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耦合变压器的作用是电气隔离。有源逆变器交流侧的电感基波等效阻抗远低于变压器次级的单调谐支路等效阻抗,因此基波分压很小,有利于减小其容量。由于分压电感承受一定的基波电压,所以可控制有源部分直流侧及分压电感上的有功能量的交换来稳定直流侧电压,避免了额外的整流电路,提高了系统的稳定性及安全性。3 混合补偿装置的控制方法研究 系统整体控制框图如图2所示。控制方法采用电压外环、电流内环的双环控制策略,电流内环实时检测电网侧三相电流信号,经过矢量迭代算法计算出补偿信号,作为逆变器的指令电流;通过复合控制使逆变器输出电流跟踪指令信号;电压外环的跟踪误差经PI调节,输出的直流信号转化为交流后叠加到谐波参考信号上。

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