H桥级联有源电力滤波器自稳压和补偿研究

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随着新能源产业的发展,H桥级联型多电平拓扑在高电压大功率领域成为研究的热点,其在有源电力滤波器(APF)中的应用可以治理高压电网中的谐波污染。本文在实验室市电环境下展开对H桥级联型APF的研究。本文介绍了几种多电平拓扑,分析了单H桥的工作模式,引入了载波相移(CPS-SPWM)调制技术,并对级联H桥变流器的交流侧输出电压进行分析来验证调制算法的特性。在计算调制波的同时,介绍了基于双同步旋转坐标系下的基波正负序和谐波电流的提取,以保证级联APF准确地补偿谐波电流。在电流跟踪策略中,采用重复控制来解决补偿电流的稳态精度问题,对H桥级联APF主电路中的功率开关管、并网电抗器和H桥直流侧电容进行参数选型。阐述了H桥直流侧电压出现不平衡的原因,建立了APF与电网之间的功率交换模型。根据补偿的非线性负载电流特性,得出分别从相间、相内、总体三个层次来稳定每一个直流侧电压,保证系统的稳定运行。最后介绍了三相和单相锁相环来准确获得电网电压矢量的相位。针对三相三线对称和不对称负载,搭建了Matlab/Simulink的仿真和低压环境下实验平台,直流侧稳压和谐波补偿均取得预期效果,验证了本文H桥级联APF控制策略的可行性,为级联APF向更高电压等级场合的应用提供了基础。
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