三相三线制并联型有源电力滤波器的设计与研究应用.doc

湘潭大学《电力电子》课程设计汇报题目：三相并联型有源电力滤波器设计学院：信息工程学院班级：11级自动化二班姓名：王丹妮学号：551702指导老师：陈才学完成日期：年07月02日摘要伴随现代工业技术发展，电力系统中非线性负荷大量增加。多种非线性和时性电子装置大规模地应用，造成电能质量恶化。电力有源滤波器以其优越赔偿性能，已成为电力电子技术领域研究热点之一。而其中并联型有源电力滤波器过去和未来全部将占据关键地位。有源电力滤波器两大关键技术是谐波和无功电流检测和赔偿电流控制。实时、正确地检测出电网中瞬态改变谐波和无功电流是有源电力滤波器进行正确赔偿前提。为了验证所提出检测方法和控制方法正确性，本论文用MATLABb/SIMULNIK进行了仿真研究。仿真结果表明本文所设计滤波器能够很好滤除谐波，完成抑制谐波作用。关键词:有源电力滤波器;谐波和无功电流检测:赔偿电流控制;三角波比较和滞环控制；仿真第一章谐波概述谐波产生原因：电网中谐波关键是由多种大量电力和用电变流设备和其它非线性负载产生。当正弦基波电压(当电源阻抗为零阻抗时)施加于非线性负荷时，负荷吸收电流和施加电压波形不一样，畸变电流影响电流回路中配电设施。系统中关键谐波源可分为两大类:①含半导体非线性元件谐波源；②含电弧和铁磁非线性设备谐波源。全部这些全部使得电力系统电压、电流波形发生畸变，从而产生高次谐波。谐波对电网危害理想公用电网所提供电压应该是单一而固定频率和要求电压幅值。谐波电流友好波电压出现，对电力系统环境造成污染，影响系统电气环境。谐波污染对电力设备危害是严重，近三四十年来，多种电力电子装置快速普及使得公用电网谐波污染日趋严重，谐波危害加重。综合来说，谐波对电网及其它系统影响大致有以下多个：谐波使公用电网中元件产生了附加谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备效率，大量3次谐波流过中性线时会使线途经热甚至发生火灾。谐波影响多种电气设备正常工作。谐波对电机影响除引发附加损耗外，还会产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热，使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏。谐波可引发电力系统局部并联或串联谐振，使谐波含量放大，这会使上述两种危害大大增加，甚至引发严重事故。谐波还会使继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱谐波轻易对通信设备和电子设备产生严重干扰，轻者产生噪声，降低通信质量，重者造成信息丢失，使通信系统无法正常工作。由此能够看出，谐波滤除迫在眉睫。而谐波抑制方法有两种：传统抑制谐波和有源电力滤波。本文关键研究有源电力滤波，且以三相三线并联型有源电力滤波作为典例分析。第二章有源电力滤波器基础原理及拓扑结构2.1有源电力滤波器基础原理有源电力滤波器依据其和电网连接方法不一样，分为并联型和串联型两种，并联型滤波器在实际中应用较广。因为本文采取是并联型有源滤波器，下面就以并联型有源滤波器为例，介绍其工作原理。图2.1为最基础并联型有源电力滤波器系统结构图。从结构上来看，有源电力滤波器关键由两大部分组成，即指令电流运算电路和赔偿电流发生电路(由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三个部分组成)。其中指令电流运算电路作用是检测出被赔偿对象中谐波和无功电流分量。赔偿电流发生电路作用是依据指令电流发出赔偿电流指令信号，控制逆变主电路产生赔偿电流，并注入到电网中，以达成消除谐波和无功电流目标。il非线性负荷指令电流运算电路PWM控制电路PWM逆变器驱动电路icudis电源APF图2.1有源电力滤波器原理框图其中图2.1所表示，电源电流is由负载电流il和有源滤波器输出电流共同组成。负载电流又可分解为基波分量友好波分量之和。而基波分量又可分为基波有功分量和基波无功分量之和。这么负载电流可表示为基波有功分量、基波无功分量友好波分量之和。假如控制有源滤波器输出电流友好波分量相等，那么电源电流中就只剩下基波电流了，这么就达成了抑制谐波目标。上述原理能够用一组公式来表示：（2.1）:简言之，经过检测赔偿对象电流，经指令电流运算，电路计算得出赔偿电流指令信号，该信号赔偿电流发生电路放大，得出赔偿电流，赔偿电流和负载电流、谐波及无功电流抵消，最终得到期望电源电流。假如要求有源滤波器在赔偿谐波同时，赔偿无功功率，则只需要在赔偿谐波电流指令信号中增加和负载电流基波无功分量反极性分量即可，使得赔偿电流和负载电流中谐波及无功分量相互抵消，电源电流等于负载电流基波有功分量。公式表示以下:）（2.2）2.2有源电力滤波器基础结构有源电力滤波器由谐波检测步骤、控制系统、主电路多个关键部分组成。有源电力滤波器对包含谐波和无功分量电网进行“矫正”方法类似于自适应滤波技术中“干扰抵消器”，所以，有源电力滤波器有很快响应速度，对改变任意次谐波和无功功率，全部能实施动态赔偿，而且其赔偿特征受电网阻抗参数