三相并联型混合有源电力滤波器设计与研究

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近些年来,非线性电气设备对电网的污染问题日益突出,谐波治理已经成为电气领域的重要使命。并联型混合有源电力滤波器(HAPF)是治理电网谐波的主要方式之一,本文主要针对并联型HAPF存在的问题进行探究。首先阐述了并联型HAPF的关键技术,分析了它的运行机理和谐波补偿特性。并重点研究了并联型HAPF的稳定性问题,推导了并联型HAPF的等效控制框图,研究了 HAPF中无源滤波器与电网阻抗产生谐振的机理。针对HAPF的稳定性问题,提出一种增强系统阻尼的方法,通过在电流指令信号中添加一定比例的电网电压谐波分量来抑制系统谐振。其次针对LCL输出滤波器的谐振问题,分析了常用几种无源阻尼方法的特点,重点研究了网侧电感电流反馈的有源阻尼方法,并建立了物理模型。针对网侧电感电流通过高通滤波器环节反馈的阻尼方法,分析了数字控制系统延时产生的机理,建立了系统的离散域模型,研究了高通滤波器参数对阻尼效果的影响。同时考虑到系统延时影响,提出了一种高通滤波器参数的优化设计方法,通过对系统根轨迹和零极点的分析,确定了高通滤波器参数的稳定区间,并对有源阻尼环和数字化电流控制器进行了优化设计。最后介绍了单调谐滤波器和有源滤波器的参数设计方法。搭建了基于Matlab/Simulink平台的系统的仿真模型,通仿真验证了并联型HAPF在多种运行模式下,均能取得良好的谐波补偿效果。同时,针对并联型HAPF系统谐振问题进行了仿真验证,仿真结果表明了所提策略的有效性。
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