有源电力滤波器控制策略研究和人机接口设计

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近年来,随着现代工业技术,特别是电力电子技术的不断发展,越来越多的电力电子变换产品被应用到了工业生产和人们的生活当中,由于这些负荷具有非线性、冲击性和不平衡等用电特性,使得电网中的电压和电流发生畸变,谐波污染问题变得日益严重。电网谐波不仅使电能质量下降,而且还威胁着电力系统的安全、经济运行以及电力用户的用电安全。因此,谐波治理成为了当前电能质量领域重要的研究热点之一。有源电力滤波器(Active Power Filter,英文缩写APF)作为抑制谐波的一种有效措施,具有诸多无源滤波器所无法比拟的优点。   本文介绍了并联型有源电力滤波器的结构、工作原理以及控制方法,分析了三相三线制并联型有源电力滤波器的电路方程和系统三相电流之间的关系,并着重分析了电压空间矢量PWM控制技术在有源电力滤波器中的应用。通过建模和仿真,分析比较了三角波控制技术与空间矢量控制技术的作用原理、特点和实现方法。空间矢量PWM控制技术具有直流电压利用率高、电流谐波可控和过调制调整等优点,此外,对零矢量的合理选择分配可以明显减少逆变器的开关次数,从而降低开关损耗。此外,本文对应用于有源电力滤波装置的人机接口进行了设计开发,使得装置更加美观,操作更加简便。   仿真结果表明有源电力滤波器采用三角载波控制技术或空间矢量PWM控制技术,均可以获得良好的谐波抑制效果。实验结果表明采用三角波控制的有源电力滤波系统的谐波抑制效果明显,在负载为三相不控二极管整流桥带阻性负载时,谐波抑制率达到90%以上。
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