抑制背景谐波放大的阻性有源滤波器实现研究

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分布式系统中存在很多电力电子装置和非线性用电设备,这些装置和设备在使用过程会向系统注入大量谐波。当系统传输线参数满足一定条件时,谐波在传输过程中会发生振荡,威胁系统中的供电用电设备。为保证供电质量,需要对谐波污染进行治理。在传输线中并联有源滤波器(Active Power Filter,APF)是治理谐波污染的重要措施。本文主要围绕背景谐波抑制开展相关工作。H.Akagi等学者提出的基于电压检测阻性有源滤波器(ResistiveActive Power Filter, RAPF)能有效抑制背景谐波放大现象。在已知传输线特征阻抗的前提下,根据理论分析可知,当RAPF虚拟阻抗与传输线特征阻抗完全匹配时背景谐波抑制效果最佳,但仿真和实验效果并不如此;原因在于H.Akagi等学者在理论分析过程中把RAPF当作理想受控电流源,没有考虑RAPF等效输出阻抗对背景谐波抑制产生的负面影响。为进一步改善背景谐波抑制效果,本文针对RAPF虚拟阻抗精确匹配方法做了深入研究。RAPF输出阻抗与其拓扑结构和控制方案密切相关。L型滤波RAPF输出阻抗比较大对系统背景谐波影响较小,但是在抑制特定次背景谐波时,其高频衰减能力有限。对于LC型和LCL型RAPF,虽然高频衰减能力强,但是在PI控制器作用下,某些频段处其输出阻抗比较小,对系统背景谐波负面影响不可忽略。然而改用多重比例谐振(PR)控制器控制,能够选择性增强某些频段RAPF输出阻抗,这可以弥补LC型和LCL型RAPF在PI控制下的不足。为此,本文提出基于阻性有源滤波器的谐波抑制优化方案:考虑RAPF输出阻抗的作用,重新整定RAPF虚拟导纳或者选择多重比例谐振控制器增强RAPF的输出阻抗。本文最后通过仿真和实验验证了理论分析。
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