注入式混合型有源电力滤波器关键技术研究及其工程实现.pdf

注入式混合型有源电力滤波器关键技术研究及其工程实现湖南大学博士学位论文学校代号:密级:学号:
作者签名:阚日期:朋钆朋日期:知厂一年月矽日日期:砂辏月击湖南大学学位论文原创性声明学位论文版权使用授权书⒈C芸冢凇!D杲饷芎笫视帽臼谌ㄊ椤本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于法律后果由本人承担。作者签名:⒉槐C芡拧朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉啊獭导师签名:
摘要近年来,随着电力电子技术的发展,非线性及时变负荷在电网中的应用日趋广泛,这使得电网谐波污染日益严重,无功需求也日益增大。与此同时,电力用户对电能质量的要求却日益增高,这就使得电能质量的问题日显突出。为降低电网中的谐波含量,改善电压质量,电力系统已迫切需要一种大容量的谐波治理和无功补偿装置,来对系统中的谐波、无功进行有效的抑制和补偿。无源滤波器是目前被广泛采用的一种无功补偿和谐波治理装置,但其存在只能滤除指定次数谐波,有与电网发生串并联谐振可能的固有缺陷,存在被其它新型装置取代的趋势。其中典型的代表是混合型有源滤波器,它兼具有无源滤波器和有源滤波器的优点,已成为无功补偿和谐波治理的热点研究方向。本论文首先介绍了一种适用于不对称系统的无功、负序以及谐波分量检测的方法,随后围绕某变电站的谐波抑制和无功补偿问题进行了深入研究,提出了一种注入式混合型有源电力滤波器,着重讨论了其拓扑结构、工作原理、电流控制、直流侧电压控制、工程应用关键技术以及综合设计等方面的问题,并在理论研究的基础上提出了基于的谐波分析与治理一体化系统实现方案,最终实现了的工程应用。准确、快速地检测电力系统电流中的负序、无功和谐波成份是保证有源电力滤波器具备良好工作性能的关键。但是,在系统电压三相不对称或者存在畸变时,传统R籪。电流检测算法检测到的无功、负序和谐波电流在幅值和相位上将存在一定的误差,这会大大影响有源滤波器的补偿性能。鉴于此,本文提出了一种基于改进型R籺算法的新型检测方法,该方法不仅适用于负载不对称系统,而且适用于电源电压不对称系统。在检测过程中,该方法不需要采用锁相环缏坊竦同步旋转角,即使在系统三相电压不对称或者畸变时,也不需要对电压进行锁相、滤波或者对称分解,整个算法的基准矢量相位是由数字检测系统自身精确给定的,从而消除了吐瞬ㄆ餮邮贝吹挠跋欤跣×思觳馕蟛睿茏既芳觳獬龅缌的无功、负序和谐波分量。针对某变电站不仅需要治理谐波,而且需要一定容量的无功功率补偿的要求,通过对单独注入式有源电力滤波器和无源滤波器各自优点和缺点的分析,本文提出了一种谐振注入式混合型有源滤波器,由无源滤波器组、有源逆变器和注入支路等部分组成,其有源部分通过注入支路并联入电网。注入支路中的基波谐振支路使得有源部分承受的基波电压很小,这大大减小了有源部分的所需容量。因而,这种拓扑结构适合于高电压系统中的应用。的无源注入式混合型有源电力滤波器关键技术研究及其淌迪
出了一种死区效应补偿方法一电流反馈死区补偿法,并对该方法进行了相关实验部分主要用来滤除电网中含量较大的特定次数谐波,而有源部分则用来对无源部分滤波后电网中还存在的谐波进行动态治理。同时,无源部分还可提供一定容量的无功补偿。与常规啾龋捎贗牡绺械缛菔看蟠笤黾樱贾缕湎低车慕数增高,提高了其控制的复杂性。并且由于注入支路中基波谐振支路的存在,如果控制系统的参考信号存在微小误差,使得输出指令中含有基波分量,那么将在的有源部分形成很大的基波电流,这将对装置的安全稳定运行造成危害。本文对装置进行了数学建模,在此基础上对有源部分基波环流的产生原理及危害进行了分析,提出了一种电流双闭环控制策略,在外环对注入电流进行控制,在内环对逆变器输出电流进行控制。外环控制主要用来保证系统的补偿性能,使注入谐波电流能较好的跟踪负载谐波电流;内环控制主要用来保证装置的安全可靠运行,其在控制系统中增加了阻尼,可抑制系统的谐振,并对逆变器输出电流进行限制。电流外环控制器采用广义积分算法后,控制系统增益在需要滤除的谐波频率处将会大大增加,而在其它频率处则变化不大,这一特性使得对电网谐波电流具有良好的跟踪性能。的注入支路中包含了基波谐振支路,理论上将使得有源部分承受的电网基波电压几乎为零。因此,很难通过对逆变器的基波有功电流的控制来维持