【摘 要】
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由于电力电子技术的深入发展,中高压大容量场合越来越多,其电能质量问题日益突出。越来越多的非线性负载,向中高压系统中注入大量谐波,造成谐波污染。为了提高系统的功率因数,往往需要搭配使用无功补偿装置,比如断路器投切电容器组。但是电容极易和网侧电感发生并联谐振,放大公共耦合点（point of common coupling,PCC）电压和网侧电流,恶化电能质量。由于模块化多电平（modular mul
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由于电力电子技术的深入发展,中高压大容量场合越来越多,其电能质量问题日益突出。越来越多的非线性负载,向中高压系统中注入大量谐波,造成谐波污染。为了提高系统的功率因数,往往需要搭配使用无功补偿装置,比如断路器投切电容器组。但是电容极易和网侧电感发生并联谐振,放大公共耦合点（point of common coupling,PCC）电压和网侧电流,恶化电能质量。由于模块化多电平（modular multilevel converter,MMC）的高等效开关频率,高度模块化等优点,在中高压大功率场合下的应用越来越广泛。因此本文研究基于模块化多电平拓扑的并联型有源电力滤波器（modular multilevel converter based on shunt active power filter,MMC-SAPF）的谐波抑制问题。同时拓展其阻尼功能,将其应用于中压（medium voltage,MV）配电网谐振的治理中。本文首先对MMC-SAPF的调制策略进行研究。借助双重Fourier分析多载波调制策略的输出电压特性,得出对应电平的载波移相调制（phase shifted carrier PWM,PSC-PWM）和载波层叠调制（Level Shifted PWM,LS-PWM）下等效开关频率的规律。通过搭建三相十二子模块的实验台架,进行高频整流实验。对桥臂电压、电流,等效输出相电压、装置输出电流进行频谱分析,从实验的角度验证了PSCPWM能够提高等效开关频率,这也是本文选择该调制的理由。针对MV配电网的谐波,本文采用MMC-SAPF进行谐波抑制。为了平衡电容电压,本文从三个层面提出了控制策略。为了准确提取谐波指令,简化提取运算,本文采用基于递归离散傅里叶变换（recursive discrete fourier transform,RDFT）算法的指定次谐波提取策略。针对谐波抑制场景,电流环采用PI+RC的复合控制策略。最终得到了基于MMC-SAPF的指定次谐波抑制策略。在已搭建的实验台架上,接入不控整流负载进行稳态和动态实验,均验证了MMC-SAPF可以抑制谐波。由于谐振问题通常和谐波问题相关,针对无功补偿电容器引发的MV配电网中的谐振问题,本文给出一种解决方案,即在MMC-SAPF抑制谐波的基础上,拓展其阻尼功能,提出了复合控制策略。针对谐振频率可能改变的问题,设计了自适应增益的阻尼指令产生方法。通过构建7次谐振环境进行实验,稳态、动态实验结果均验证了MMC-SAPF具备谐振阻尼的能力。
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