混合有源滤波器控制策略研究

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随着电力电子设备的广泛应用,电力系统中的谐波问题日益严重,混合有源滤波器(HAPF)能较好实现谐波电流的实时跟踪和动态治理,同时具有无源滤波器(PF)造价低和有源滤波器(APF)性能好的优点。研究混合有源滤波器控制策略,保证滤波效果的同时,充分发挥有源滤波器和无源滤波器各自的优势,具有十分重要的意义。分析了混合有源滤波器的四种主要拓扑,其中APF和PF电感并联结构混合有源滤波器具有良好的拓扑优势,综合性能较优。对该结构混合有源滤波器已有的比例控制、有源调谐控制、广义积分控制和广义PI控制四种控制策略进行了分析,并提出了基于输出电压校正的控制策略,该方法具有控制稳定、谐波滤除率高、受背景谐波影响小和参数选择简单的优点,克服了已有控制策略的不足。为了对APF输出各次谐波电流的有效值进行控制,在基于电压校正的控制策略基础上,提出了基于输出电流校正的控制策略,在控制中加入了APF输出电流的控制环节,实现对APF输出各次谐波电流有效值的有效控制。为了减小APF输出的基波电流,提出了一种基于功率控制的直流侧电压控制方法,在APF吸收相同基波有功功率的情况下,使APF输出的基波电流最小,进一步降低了APF容量。根据所提出谐波控制方法和直流侧电压控制方法中APF输出电压参考值的计算特点,选择滑窗DFT方法作为系统剩余谐波电流和基波电压的检测方法,在此基础上给出了三角运算和迭代运算两种计算APF输出电压参考值的具体方法,通过仿真验证了上述方法的有效性。分析了APF与PF电感并联结构混合有源滤波器在大容量场合单独投运时,5次谐波短时放大和直流侧电压难以控制的问题,提出了与5次无源滤波器联合投运的解决方案,指出适当提高无源滤波器的品质因数能够减小APF的基波电流;仿真结果表明,与较小容量的5次无源滤波器联合投运就能够有效减小5次谐波短时放大、实现电压的稳定控制,适当提高无源滤波器的品质因数能够有效减小APF的基波电流。
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