基于前馈控制的有源电力滤波器研制

来源 :长沙理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenshu541775136
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电力电子产品在更加广泛地应用在现代生活的各个方面的同时,也为电网带来了严重的污染,各种非线性负载并入电网导致其电流电压波形严重畸变。因传统无源滤波器的效果有限而与建造“绿色电网”的要求不相适应,其发展也因此而受到极大限制。具备高效谐波滤除能力和无功功率补偿能力的有源滤波器,将逐渐成为电网谐波抑制的主要手段。  并联有源滤波器的关键环节就是产生能与谐波源中的谐波相互抵消的滤波电流,这就要求有源滤波器能实时跟踪和精准检测。目前现有的诸如FFT检测、神经网络检测、基于自适应对消原理的检测、基于瞬时无功功率的检测、经验模式分解法等检测谐波电流以获取参考信号,以及电流跟踪控制方法中的滞环控制、滑模变结构控制、无差拍控制等都从不同的方面改进了有源滤波的性能,但亦存在一定的实用缺陷。  本文提出一种控制策略,基于有源滤波器双闭环控制并引入前馈环节。在逆变器的平均开关模型的基础上,设计了滤波器的电流控制内环以使得滤波器的输出滤波电流快速、准确地跟踪补偿参考信号。在能量守恒和功率模型的基础上构建了滤波器的电压控制环节,直接采用电网电压形成的正弦因子和直流电流获取滤波器补偿电流的参考信号,以维持逆变器直流侧电压的稳定同时得到参考信号,因而不需要对负载电流和逆变器输出电流单独检测,简化了谐波检测环节并省去了锁相环控制电路。针对有源滤波器启动过程中产生的瞬时冲击电流,本文中引入前馈环节,以电网电压和逆变器直流侧电容的电压作为前馈环节的输入,有效抑制了在滤波器运行中作为扰动的电网电压和逆变器直流侧电容电压对控制电流的影响,启动过程中产生的瞬时冲击电流亦得到消除。  最后,本文在智能功率模块PM15CSJ060的基础上搭建了试验样机。在实验模拟中,将带阻容特性的二极管整流器作为谐波源,得出的试验样机波形证实了所提控制策略是有效的。所研制的有源滤波器能有效地抑制启动过程中瞬时冲击电流,并能很好的滤除谐波和补偿无功功率。
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