【摘 要】
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近年来,随着电力电子技术的不断发展,大量的电力电子设备和非线性负载给人类的生产生活带来极大便利的同时,也给配电系统带来了严重的谐波污染。目前,治理电网谐波最有效的措施就是使用有源电力滤波器（APF）。同时,由于多电平技术的发展,三电平APF因其输出电压畸变低、谐波含量少以及开关损耗小等优势,现已成为近年来研究的热点。因此,本文以三相四线制三电平APF作为研究对象,以解决三相四线制系统中存在的谐波问
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近年来,随着电力电子技术的不断发展,大量的电力电子设备和非线性负载给人类的生产生活带来极大便利的同时,也给配电系统带来了严重的谐波污染。目前,治理电网谐波最有效的措施就是使用有源电力滤波器（APF）。同时,由于多电平技术的发展,三电平APF因其输出电压畸变低、谐波含量少以及开关损耗小等优势,现已成为近年来研究的热点。因此,本文以三相四线制三电平APF作为研究对象,以解决三相四线制系统中存在的谐波问题。本文具体研究内容如下:首先,阐述了研究本课题的现实意义,从拓扑结构、谐波电流检测以及电流控制技术等方面对三相四线制APF的研究现状进行分析。其次,本文简要阐述了中点箝位型（NPC）三相四线制三电平APF工作原理和拓扑结构,分析了NPC型三电平三桥臂APF的工作状态,并在此基础上建立了APF数学模型及LCL滤波器数学模型。再次,详细分析了适用于三相四线制系统基于多同步旋转坐标系的谐波分次检测算法。同时,应用PI控制和重复控制建立复合控制器对指令电流进行跟踪控制,并对控制环节的参数进行设计。特别地,本文基于传统60°坐标系空间矢量脉宽调制技术（SVPWM）,针对中点电位平衡控制提出了一种改进型的虚拟空间矢量调制（VSVPWM）策略。该策略引入时间因子,调整中点电位不平衡方向,实现对中点电压的动态控制,降低直流侧电压波动对APF输出补偿电流的影响。最后,研制了三相四线制三电平APF实验样机,包括电路参数设计、器件选型、软件程序的设计和编写。特别地,选定某生产车间3#变压器谐波治理现场,开展了样机的现场应用。
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