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由于电力电子装置等非线性负载的广泛应用,产生的谐波对电网的危害日益严重。有源电力滤波器能对频率和幅度都变化的谐波进行跟踪补偿,且补偿特性不受电网阻抗的影响,滤波特性好,在治理电网谐波方面发挥重要作用。
有源电力滤波器控制有两个关键:谐波电流检测方法和补偿电流控制策略,这也是有源电力滤波器研究的重点。为了克服非理想电网电压对谐波和无功电流检测带来的不利影响,本论文提出一种基于电网电压和电流在旋转坐标系下进行坐标变换的谐波检测方法,通过对电网电压和电流矢量在d-q坐标系下进行投影变换,实现谐波和无功电流的提取,提高了谐波检测精度。补偿电流采用预测电流控制策略,改善了指令电流的跟踪精度,获得了良好补偿效果。
本论文基于MATLAB软件建立了有源电力滤波系统数字仿真模型,并在多种工况下进行仿真研究。仿真结果表明,即使电网电压存在畸变和不对称情况下,采用本文所提谐波检测方法和补偿电流控制策略,仍能够很好地检测和补偿电网中的谐波和无功电流,使补偿后三相电流波形对称,接近正弦,补偿效果良好,验证了本论文所提算法的正确性和可行性。
为了进一步验证本文所提算法的正确性和可行性,构建了一台小容量有源滤波器实验室样机,以三相全桥二极管整流桥为负载,采用PM50RSA120IPM模块作为系统主电路功率开关器件,并建立了以TMS320F2812为核心的高速数字信号处理控制平台,在此平台基础上设计了系统控制电路,编译了系统控制软件。实验结果表明,采用本文所提出的谐波检测方法和控制策略能够很好的补偿负载产生的谐波,且控制系统工作可靠、性能稳定。