多電平有源電力濾波器的研究.pdf

1、有源電力濾波器(APF)是一種用于動態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置，它通過實(shí)時(shí)檢測電網(wǎng)諧波和無功電流，然后產(chǎn)生與之大小相等、相位相反的補(bǔ)償電流，達(dá)到改善和提高電能質(zhì)量的目的。這種技術(shù)能夠?qū)︻l率和大小都變化的諧波和無功進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，其補(bǔ)償特性不受系統(tǒng)阻抗的影響，具有響應(yīng)快、可控性高、自適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因而受到廣泛的重視。 目前，APF的主電路大多采用兩電平變換器，以滿足低壓場合需要。但是，在高壓場合中，電路設(shè)計(jì)要考慮到半導(dǎo)

2、體功率器件的承壓能力，而多電平變換器能產(chǎn)生多階梯、低失真電壓波形，具有開關(guān)器件承壓降低、開關(guān)損耗小、效率高、低電磁干擾(EMI)等顯著的優(yōu)勢，在國外又被稱為“完美無諧波”變換器而受到越來越多的關(guān)注，以滿足人們對高壓、大功率，尤其是高頻化的要求。本文對現(xiàn)有多電平變換器的各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及其控制策略進(jìn)行了分類，并分析了它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用場合，在此基礎(chǔ)上選取了二極管箝位型三電平變換器作為APF的主電路，以達(dá)到降低開關(guān)管承壓和開關(guān)頻率，應(yīng)用到

3、高壓大功率場合的目的。 分析了單周控制技術(shù)的原理和特點(diǎn)，分別討論了單周控制技術(shù)在單相、三相三線制以及三相四線制兩電平APF中的應(yīng)用情況。在此基礎(chǔ)上，本文首次提出將單周控制技術(shù)分別應(yīng)用于三電平三相三線制APF和三電平三橋臂三相四線制APF中，在分析其開關(guān)周期平均模型的基礎(chǔ)上，建立其數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出控制的關(guān)鍵方程，據(jù)此分別建立了單周控制三電平三相三線制APF和單周控制三電平三橋臂三相四線制APF的電路模型，運(yùn)用PSIM仿真軟件對其分

4、別進(jìn)行了仿真研究，并且分別和兩電平三相三線制APF以及兩電平三橋臂三相四線制APF的補(bǔ)償性能進(jìn)行了對比分析。仿真和分析結(jié)果表明，基于單周控制的三電平APF控制電路簡單，容易實(shí)現(xiàn)；主電路開關(guān)頻率恒定，容易推廣到工業(yè)和工程實(shí)際應(yīng)用；而且還能夠以較低的開關(guān)頻率獲得和較高開關(guān)頻率下兩電平APF相同甚至更好的補(bǔ)償效果，有效地消除了負(fù)載電流中的諧波和無功分量，在三電平三橋臂三相四線制APF中也消除了零線電流，從而使補(bǔ)償后的三相電源電流幾乎為正弦波，