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文檔簡介
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,
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