论文部分内容阅读
随着国家分布式能源的飞速发展以及电力电子技术的快速进步,大量电力电子设备及非线性负载已逐渐应用于人们的生产和生活之中,与此同时,此类负载由于自身的非线性特性给电力系统注入了大量谐波及无功功率,降低了电网电能质量。有源电力滤波器凭借其高精度谐波补偿特性及快速稳定等优点,目前已获得人们的广泛研究和使用。本文以LCL型三电平并联有源电力滤波器为研究对象,在完成主电路数学建模、参数设计、调制策略选取以及系统控制对象LCL型接口滤波器性能对比的基础上,对有源电力滤波器的电流控制策略进行了深入研究。本文首先对LCL型三电平有源电力滤波器工作原理进行了分析,在静止坐标系以及旋转坐标系下建立了有源电力滤波器主电路数学模型;对有源电力滤波器的调制策略进行了分析及对比,选择了SVPWM调制方案并完成仿真模型搭建;在此基础上,完成了有源电力滤波器主电路参数的设计。然后,针对有源电力滤波器的LCL型接口滤波器存在的谐振问题,选择了无源阻尼策略作为系统谐振抑制方案。给出了目前常用的4种LCL型接口滤波器拓扑,从滤波器阻尼支路损耗、高次谐波滤除精度以及鲁棒性三个方面对4种LCL无源接口滤波器进行了理论分析,在此基础上,分别搭建了以4种LCL无源滤波器作为接口滤波器的有源电力滤波器仿真模型,并完成仿真对比,得到了本文给出的Case 4型LCL接口滤波器在阻尼支路损耗、高次谐波滤除精度两方面的性能表现均优于另外3种无源滤波器的结论。此外,针对并联有源电力滤波器谐波电流补偿精度问题,本文对有源电力滤波器的电流控制策略进行了研究。通过理论及仿真分析指出了传统谐振控制策略的局限性,在此基础上提出了一种改进的基于αβ静止坐标系下的矢量谐振电流控制策略,通过对其进行控制器特性分析验证了改进电流控制策略的可行性,并进一步给出一种改进的矢量谐振控制器参数设计方法,对本文控制对象Case 4型LCL滤波器进行了电流控制器参数的设计;通过仿真验证了所提电流控制策略与传统的指定次谐波控制策略相比具有更高的谐波补偿精度。最后,本文选用了DSP作为系统数字处理器,完成了相关的硬件设计及软件设计,搭建了LCL型三电平有源电力滤波器实验平台,通过实验验证了所提的LCL型有源电力滤波器电流控制策略及控制器参数设计方法的有效性。