有源滤波器控制策略及特性分析

作     者：张加庆 

作者单位：山东大学 

学位级别：硕士

导师姓名：贾春娟

授予年度：2007年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 080902[工学-电路与系统] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：有源电力滤波器 瞬时无功 谐波抑制 控制策略 特性分析 

摘      要：近年来，随着电力电子技术的飞速发展，工作在非线性条件下的各种功率器件得到广泛应用。由于电力电子装置的非线性和多样性特点，大量的谐波和无功电流注入电力系统，造成系统效率变低，功率因数变差，并对其它设备和装置产生扰动，严重威胁电网的电能质量和用户设备的安全运行。有源电力滤波器能够能对谐波、无功和负荷不对称等进行动态补偿，且其补偿特性不受电网阻抗的影响，可以避免无源滤波器可能引起的寄生振荡等问题。研究有源滤波控制策略和特性，对有源滤波在现实中的应用具有十分重要的意义。 本文首先了介绍有源电力滤波器的基本概念。有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波和无功补偿的新型电力电子装置，它能对频率和大小都变化的谐波以及变化的无功进行补偿。本文接着阐述了谐波产生的原因及危害并说明了发展有源电力滤波器的必要性。非线性电力电子装置在节约能源、提高生产效率和人们生活质量等方面起着重要作用，然而由于电力电子装置的非线性和多样性特点，大量的谐波和无功电流注入电网，造成系统效率变低，功率因数变差，并对其它设备和装置产生扰动，严重威胁电网的电能质量和用户设备的安全运行。 本文对有源电力滤波器基本原理、基本结构以及有源电力滤波器的分类都做了详细的介绍。有源电力滤波器系统由两大部分组成，即指令电流运算电路和补偿电流发生电路。其中，指令电流运算电路的核心是检测出补偿对象电流中的谐波和无功等电流分量，因此有时也称之为谐波和无功电流检测电路。补偿电流发生电路的作用是根据指令电流运算电路得出的补偿电流的指令信号，产生实际的补偿电流。 有源滤波器控制的第一个环节是补偿指令的获取，这一环节将直接影响到有源滤波器的性能，因为如果不能准确地得到指令信号，电流的控制将无从谈起。本文对现阶段有源滤波器各种检测方法进行了综合讨论分析，并对常见的一些检测方法建立了采样和检测的模型，重点对瞬时无功理论的谐波检测方法和自适应谐波检测方法在MATLAB环境下进行仿真分析。在理论上证实了这几种谐波检测方法的可行性及其工作特性。 有源电力滤波器工作性能取决于主电路构成及其控制系统，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。本文对有源电力滤波器控制策略及特性进行了深入研究。综合讨论分析现阶段有源电力滤波器控制策略，分析了各种控制策略的特性及优缺点，并对常见的SPWM型并联型滤波器、滞环并联型滤波器以及UPQC控制模型进行仿真分析，阐述了新型控制策略的发展。 本文还对有源电力滤波器并联接入方式进行了深入的分析，根据分析的结果进行建立数学模型，进行数学模型的稳定性分析。