混合式有源电力滤波器关键应用技术研究

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近年来由于大量非线性负载和一些电力电子器件的广泛应用,使得电网中的谐波污染和无功功率增加的问题日益严重。如何提高电能的质量成为供电部门和用电客户越来越关注的课题。有源电力滤波器是解决谐波和无功功率问题的新方法之一,但是传统的并联型有源电力滤波器由于直接承受电网电压,对有源电力滤波器的耐压等级,器件质量都有较苛刻的要求,限制了其补偿容量的发展。将无源滤波器和有源电力滤波器结合起来实现的混合式有源电力滤波器能提高整体补偿容量,降低对器件耐压等级的要求。由于这个特点对混合式有源电力滤波器的研究成为有源电力滤波器研究中的一个热点。 对电网谐波和无功电流的检测和补偿电流的控制策略是有源电力滤波器研究中两个关键环节。本文重点介绍了基于Fryze功率理论的FBD电流检测方法,并对比分析瞬时无功功率理论中的ip-iq检测法,继而结合FBD法和ip-iq法讨论了一种对FBD法进行改进的新方法。改进后的FBD法减少了矩阵变换,削减了在DSP控制器中的运算量。电流控制策略着重介绍了基于滞环比较的空间电压欠量的电流控制策略。该方法能对参考指令电流进行快速跟踪,并且能够同时补偿三相电流及中线电流。本文对检测算法和控制策略进行了仿真分析,验证了电流检测和跟踪补偿的效果 在对三相四线制混合型有源电力滤波器研究的基础上,针对混合式装置的整体设计、无源网络的设计、硬件电路的设计和软件程序的开发进行了探讨。主控制单元采用DSP+FPGA的设计,文章详细叙述多个电路模块的设计思路和实现方式。软件的设计包含了主程序和各中断处理子程序,并介绍了定点数转浮点数的原理和方法,给出了各程序模块设计的流程图。 文章最后通过几组实验,验证了混合型有源电力滤波器具有对谐波和无功进行综合补偿的能力,并给出了对实验结果的简要分析。
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