谐振注入式混合型APF的设计

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随着我国工业和民用用电负荷的迅速增加以及电力电子设备的广泛应用,其产生的谐波电流和谐波电压正污染着电网,造成电网的电能质量下降、损耗增加、效率降低,影响电力系统的安全稳定运行,也给电力用户带来了不必要的电能损耗。在电网10KV和380V侧进行谐波动态治理和无功补偿已成为电力系统和电力用户急需解决的问题。混合型有源电力滤波器将无源滤波与并联型有源滤波相结合,克服了无源滤波器和有源电力滤波器的缺点,降低了逆变器容量,能同时补偿变化的无功功率和抑制各次谐波,动态性能很好,性价比高,有比较好的应用前景。本文则通过分析对比各种已有混合滤波装置的优缺点,面向工程应用背景,设计了一种用于380V低压侧谐波治理的滤波装置——谐振注入式混合型有源滤波器RITHAPF(Resonant Injection Type Hybrid Active Power Filter)。   文中详细介绍了RITHAPF的拓扑结构和实现谐波抑制的工作原理,通过仿真分析验证了所选的控制算法能够使得滤波装置具有较好的滤波效果和鲁棒性。并且,针对有源逆变器输出容量最小的原则,对滤波器中的电容器、电抗器的参数进行优化设计,使得有源逆变器的输出容量较小。针对谐波抑制系统设计中的远程实时监控问题,设计了用于滤波装置远程数据传输的通讯接口电路,可以可靠、准确地实现远程数据传输。同时,运用MATLAB软件搭建实际电路仿真模型,仿真验证了RITHAPF系统具有较好的滤波效果。   混合型电力有源滤波器实现的功能是要准确实时地补偿谐波电流,改善网侧电能质量,其关键在于如何准确实时地检测出所需补偿的谐波电流。为此,本文提出了一种基于数字控制的新型谐波电流检测算法,也即新型自适应预测算法,可以较好地实时检测输出网侧电流谐波信号,且实现简单。之后,对该算法的进一步改进做了几点说明,使其具有更好的检测精度,从而使得RITHAPF达到满意的滤波效果。
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