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在电力系统中,理想的电力系统是以单一恒定频率与规定幅值的稳定电压来供电的。但实际上,由于电力电子技术的迅猛发展使得大量电力电子装置广泛的应用到现代工业、企业、运输部门以及家用电器中,使得系统中的电压波形畸变越来越严重,电网中谐波污染也日益加剧。因此,对谐波污染的抑制和无功功率的补偿不断地受到专业人士的关注。传统的各种无功补偿及谐波抑制措施已难以满足现代电力系统的需要。有源电力滤波器是一种应用于动态抑制谐波的新型电力电子装置,它能够对大小和频率都发生变化的谐波及无功进行补偿。由于我国对APF的研究不是很完善,而对电能质量治理工作仍在持续的开展,利用有源电力滤波器进行电能质量改善将会有巨大的市场应用潜力。
本文重点研究的是三相并联型有源电力滤波器。并联型有源电力滤波器分为两大部分,一是检测出谐波电流,另一是控制产生补偿电流。而滤波性能的好坏与它所采用的谐波电流检测方法有很大的关系。准确、实时地检测出电网中瞬态变化的谐波电流,是滤波器进行精确补偿的关键。论文分析了目前常用的谐波电流的检测方法,基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法是目前应用的最普遍的方法。文中对基于瞬时无功功率理论的各种检测方法进行了分析,包括p-q检测法,ip-iq检测法以及d-q检测法。文中讨论了这几种方法的适用范围,经分析得出最优的谐波电流检测方法,经过仿真证明该检测方法不仅具有很快的动态响应速度,还具有很好的精度。
当滤波器主电路确定后,控制方法成为决定其输出性能和效率的关键。有源电力滤波器的补偿控制方法主要有三角波控制、滞环控制和空间矢量控制。则论文介绍了三角波比较控制、滞环电流控制和空间电压矢量PWM控制的基本原理,对其进行了仿真,其结果表明基于空间电压矢量PWM技术的补偿电流控制方法的补偿效果最佳。为进一步提高基于空间矢量控制策略的补偿效果,改善补偿后出现的毛刺问题,在闭环控制的基础上,引入PI控制器,减小了补偿电流的跟踪误差并降低了补偿后电源侧电流的畸变率。
最后给出了在MATLAB7.0/SIMULNIK中仿真测试得到的结果,并对结果做出了简要的分析。通过仿真取得的大量的数据和经验,可以为实际的研制和试验工作提供参考和依据,具有重要的指导意义。