基于有效值谐波检测新方法的大容量APF研究

有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)被公认为是一种动态抑制谐波、动态补偿无功功率的新型电力电子装置。谐波指令电流的检测、补偿电流的产生和跟踪控制以及APF容量的提高是限制其广泛应用的三大关键技术，本文将对这三个关键技术进行研究。 快速准确的谐波检测是实现补偿的先决条件。基于瞬时无功理论的ip-iq法虽然广泛应用，但是其复杂的坐标变换和低通滤波器的设计影响了检测的实时性。本文提出一种通过近似构造基波电流来提取谐波电流的方法，即利用负载电流有效值等效替代其基波有效值，利用锁相环获取负载电流基波相位或电网电压相位构造基波电流。另外，研究了其直流侧电压控制策略，进一步分析了该算法的误差补偿和理论延时。最后，仿真和实验验证了该检测算法和控制策略的可行性。 与此同时，补偿电流是否有效的跟踪控制，直接决定APF补偿效果。传统的滞环电流控制原理简单，动态响应快，可靠性高，鲁棒性强，但是开关频率不稳定。本文采用一种基于空间矢量的滞环电流控制新方法，既保留了传统滞环控制的优点，又在一定程度上稳定了开关频率。通过与传统滞环控制策略的仿真对比，证明了该方法的优越性。 容量不足是限制APF运用到大容量场合的关键因素之一，本文在综合分析传统两电平和多电平APF的优缺点的基础上，采用两电平多模块APF并联的方法，通过均流，不仅提升了总容量和单个APF的利用率，还有利于输入电感的选型。另外，对模块间是否存在环流进行了理论分析。在理论分析基础上建立了MATLAB仿真模型，结果验证了所述方法的有效性和分析的正确性。 最后，基于3模块并联的APF实验平台，进行了本文所提出的算法的验证，结果验证了所提算法的可行性和正确性。