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近年来,随着电力电子技术的飞速发展,大量电力电子装置被广泛应用到各个领域,给公用电网的供电质量造成严重的污染,使用电设备寿命缩短,对其它电子设备造成电磁干扰。因此,解决电力系统谐波抑制及无功补偿,提高电网供电质量变得日益重要。
有源电力滤波器(Active Power Filter,简称APF)是一种用于动态抑制谐波和补偿无功的新型电力电子装置,被公认为是综合治理“电网污染”最有效的手段,且被广泛的研究和应用。谐波电流检测环节和系统控制策略是影响有源电力滤波器补偿性能的关键。本文旨在研究有源电力滤波器的谐波电流检测算法,电流控制方法,以及有源电力滤波器对谐波源的补偿特性。为研究新型低成本和高性能的并联混合型有源电力滤波器提供一定的理论基础和参考价值。具体内容如下:
首先,本文介绍了基于瞬时无功功率理论的p-q算法和ip-iq算法以及自适应谐波电流检测算法,以及该算法在三相电路中任意次谐波和无功电流检测中的仿真实验研究。改进后的谐波电流检测算法不仅检测精度高、响应快、谐波补偿效果好,而且降低了检测系统中各主要参数对系统的影响,为谐波电流检测算法的仿真和实验研究提供了一定的理论基础。
其次,本文通过构建并联型有源电力滤波器的数学模型,介绍了广义预测控制算法和无差拍控制算法,并提出了一种基于广义预测无差拍控制的电流控制策略。
然后,本文建立了一种基于MATLAB/Simulink数字模拟并联混合型有源电力滤波器的仿真模型。通过仿真实验研究表明,该方案在电网电流存在畸变的情况下,能很好地自适应跟踪谐波,并且具有很好的动态响应和较高的检测精度以及快速补偿谐波等优点,最终达到了改善优化电网质量的目的。
最后,本文利用SEED-DTK2812DSP实验平台作了并联混合型有源电力滤波器的部分实验,主要对基于自适应谐波电流检测算法进行了实验验证。试验结果理想,进-步验证了基于自适应谐波电流检测改进算法的有效性和理论分析的正确性。