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电力系统中的谐波和无功电流问题日渐突出,已危及电力系统的安全运行,谐波污染治理与无功补偿成为电力系统和电力用户急需解决的问题。无源滤波器是传统的补偿无功和治理谐波的主要手段,已获得了广泛的应用:但这种无源补偿装置的补偿性能较差,难以对变化的无功功率和谐波进行有效的补偿。有源电力滤波器补偿效果好,但逆变器的容量较大,成本很高。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,提高了性价比,有比较好的应用前景。本论文采用的电路拓扑就是这种混合型有源电力滤波器。
本文主要针对一种混合型有源电力滤波器进行建模;采用不同的鲁棒性强的方法分别进行无功功率补偿和谐波抑制;对逆变器的容量进行分析,优化并联型有源电力滤波器中的电容器、电抗器的参数,大大减小逆变器的容量;用MATLAB软件进行仿真验证了控制方法的有效性;最后设计了硬件电路,大致做了以下几个方面的工作:
1.对电力系统谐波和无功功率产生的原因、危害和进行治理的现状进行了论述;
2.对电力滤波器的原理进行了阐述;
3.建立了混合型有源电力滤波器的数学模型;
4.提出并详细阐述了进行无功补偿和谐波抑制的两种鲁棒性强的控制方法,并进行了仿真工作,证明其可行性;
5.对逆变器的容量进行分析,优化混合型有源电力滤波器的参数,进一步减小逆变器的容量;
6.进行了混合型有源电力滤波器的硬件设计工作,为以后的实验打下基础。
数字仿真的结果表明,控制方法并且对各种负荷变化的干扰、参数摄动及未建模动态具有很强的鲁棒性,也使得混合型有源电力滤波器有很好的动态性能。