论文部分内容阅读
并联型有源电力滤波器(SAPF, Shunt Active Power Filter)因其相对于无源电力滤波器具有可同时补偿多次谐波、动态补偿无功功率、滤波性能不受电网参数影响、效率高、动态响应迅速、过载能力强等诸多优点被广泛地应用于电力系统低压配电网的谐波治理或电能质量控制场合。将三相六开关SAPF三相开关桥臂的一相换成电容桥臂,使得流入电容桥臂的电流受另外两相电流控制,要控制的开关数量由6个降到4个,这样就构成了三相四开关SAPF。开关数量的降低会使得开关损耗降低,降低SAPF的散热成本和功率开关总成本。因此在低压应用场合,三相四开关SAPF是一种非常经济的谐波抑制解决方案。本文首先分别在abc三相静止坐标系和dq同步旋转坐标系下建立了三相四开关SAPF的数学模型,为后文中控制策略的选择、控制器的设计以及调制策略的研究提供了理论基础。同时由三相四开关SAPF在abc三相静止坐标系下的数学模型推导其固有缺陷——直流侧两电容电压存在偏差以及对输出电压的影响,必须进行电容电压平衡以保证三相四开关SAPF正常工作及滤波性能。然后,本文在三相四开关SAPF上运用间接电流控制策略,使它的滤波性能不受谐波提取算法精度和速度的影响,还省去了用于提取谐波电流的负载电流传感器。得益于电流内环控制器PI-VPI控制器强大的控制性能,本文对三相四开关SAPF进行了改进,省去了采样输出电流的电流传感器,从硬件方面进一步降低其成本。同时,本文还给出了三相四开关SAPF直流侧电容电压平衡的控制方案,保证它能够安全运行。另外,本文提出了适用于本文改进的三相四开关SAPF的调制策略,是基于SPWM调制的一种载波调制策略,可以有效消除直流侧电容电压偏差带来的影响。此外本文还提出了容易工程实现的死区补偿算法,能有效消除死区效应的负作用。最后,本文分别在仿真和实验平台下对本文使用的三相四开关SAPF控制策略和调制策略进行了仿真和实验验证,实验结果证明了这些策略的可行性、有效性和实用性。