PDF《大容量并联有源电力滤波器的模块化控制策略》

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6 大容量并联有源电力滤波器的模块化控制策略 徐长波,鲁∥,李春文 ( 清华大学自动化系,北京市

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8 4 ) 摘要:针对大容量非线性负载谐波补偿问题, 提出了基于自适应谐波检测算法的有源电力滤波器 ( A P F) 模块化控制策略.自适应谐波检测算法不仅可以抑制非正弦电压对电流检测的影响, 而且 能够快速跟踪谐波电流.基于容量的比例均流控制策略具有补偿灵活, 易于实现冗余控制的优点;

当补偿量超过装置容量时, 根据自身容量对谐波进行补偿.最后对模块化并联系统进行了稳定性 分析.理论分析和仿真结果表明, 所提出的 A P F模块化控制策略适合于大容量谐波补偿, 并且可 以提高系统的稳定性和安全性. 关键词:有源电力滤波器;

自适应谐波检测;

模块化;

均流控制 收稿日期:

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修回日期:

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1 2 0827. 国家自然科学基金资助项目(

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4 0 ) . 0∫ 随着非线性负载在配电网中的应用日益广泛, 电能质量严重恶化, 而工业发展对电能质量提出了 更高的要求, 对电网谐波的限制也越来越 严格[ 1] . 有源电力滤波器( A P F) 理论上可以补偿任意次谐波 电流和无功功率, 具有良好的动态性能, 受到广泛的 关注.但因其造价和技术原因, 特别是容量的问题, 在大 功率应用领域受到制约[

2 3] . 目前, 大容量APF的研究取得了较多成果, 如混合型 A P F, 但因 其无源部分参数设计难度大, 而且容易发生谐振等 缺陷, 缺乏通用性;

多电平 A P F 具有单机容量大的 优点, 但电路控制不仅复杂而且可靠性要求很高, 价 格也偏昂贵.多模块并联 A P F则比较灵活, 可以应 用于不同容量的谐波抑制场合, 而且有利于标准化 大规模生产[

4 6] . 利用现有的小容量 A P F的成熟技术, 通过模块 化并联的方式来解决大容量谐波补偿问题成为研究 的热点.对于模块化 A P F, 谐波电流检测算法主要 是基于瞬时无功功率理论的p q法和i p iq法[ 7] , 但 当系统电压为非正弦信号时, 以上方法均会产生很 大检测误差, 甚至不能正常检测[

2 ] . 本文提出基于自适应检测算法的按容量比例均 流控制策略, 自适应检测算法能够抑制非正弦电压 信号对电流检测的影响;

按容量比例均流控制策略 不仅可以有效抑制谐波电流, 而且大大增加了系统 的可靠性和安全性.理论分析和仿真结果验证了所 提出控制策略的有效性. 1∧？榛 A P F并联系统的运行方案及稳定 性分析 现阶段 A P F的模块化研究中, 主要有以下实现 方案.

1 ) 多个电力电子器件串 并联扩容.这种方式 下, 主电路拓扑结构和控制策略不会发生太大的变 化, 但器件的均压均流问题将成为一个难点, 因此在 实际的使用中, 这种方法并不常用[ 8] .

2 ) 多台小容量 A P F串并联扩容.每台 A P F具 有独立的补偿能力, 易于实现.针对不同的电流检 测和控制策略可以分为集中控制和分布式控制.集 中控制[

9 ] 使用一套电流互感器检测, 通过中心控制 单元, 分配每台 A P F 的补偿指令电流;

分布式控制 采用多组电流互感器, 每台 A P F 可以独立工作, 根 据互感器的安装位置不同分为: 侔沧暗礁媚？椴 偿电流注入点靠近负载侧;