分布式发电系统中的混合滤波改进方法研究

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分布式电源参与并网导致了大量的谐波产生,严重影响电力系统的安全稳定性。无源滤波器的滤波效果有限,而有源滤波性能方面优势明显,具有较好的谐波抑制效果,逐渐成为治理谐波污染的重要手段。虽然有源滤波器虽有较好的谐波抑制效果,但也存在通带范围受有源器件带宽限制,需额外直流电源供电,且可靠性不高等问题。为了追求更好的滤波效果,本文创新性提出一种无源滤波技术与有源滤波技术相结合的混合滤波器,以达到更好的滤波效果。
  本文研究利用有源电力滤波器(Active Power Filter ,APF)对分布式发电系统进行谐波治理的问题,分析分布式电源和非线性负载产生谐波的原因及其影响机理。针对风力发电系统和光伏发电系统等新能源发电系统,分析了基本工作原理及其控制策略,搭建了分布式发电系统仿真平台进行了验证。针对传统检测方法和控制方法进行了系统性分析和研究,建立了改进型ip-iq谐波电流检测法和无差拍的SVPWM控制法的APF的数学模型,并利用MATLAB/SIMULINK软件建立了APF仿真模型。为了验证APF在分布式发电系统中的滤波效果,在已经搭建完成的分布式发电系统仿真模型的基础上结合APF进行了相关仿真实验,仿真结果表明APF在参与滤波后,奇次谐波含量有了明显的降低,同时畸变率也降低了近2%以上,论证了滤波方法能够有效地对分布式发电系统中的谐波进行抑制。此外,本文重点研究了光伏发电系统滤波,用本文提出的混合型滤波器对光伏发电系统的滤波进行仿真研究,分别改变无源滤波器LC和LCL置于有源滤波器的前后得到四种结构的混合型滤波器,发现在选择相同结构参数情况下,LCL置于有源滤波器前的结构滤波效果最好。然后,在光伏并网系统中进行了四种混合滤波器的对比,仿真结果与在电力系统中仿真结果一致。然后,本文进一步了研究LCL的参数选择对滤波效果的影响,得到较好的参数配置。最优方案使畸变率从13.96%降低到0.61%,可见,此滤波方法能够有效地对光伏并网系统中的谐波进行抑制。
  通过对比系统在APF参与前后的谐波含量及畸变率的变化情况,证明了基于无差拍SVPWM控制技术的APF在并网模式下可以很好起到抑制谐波的作用。本文提出的混合型滤波器比单一的无源滤波器和单一的有源滤波器的滤波效果更好,混合型滤波器的滤波新技术的应用推广,可提高分布式发电系统的电能质量,满足实际的工程需求,将推动分布式发电技术的进步和发展,对提升分布式发电系统电能质量及稳定性具有重要理论与实际意义。
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