基于软开关技术的新型有源电力滤波器的研究

有源电力滤波器（APF）作为一种可以动态抑制谐波并且能够同时实现无功补偿、抑制闪变等功能的新型电力电子装置，成为了综合治理谐波污染最为有效地方法。有源电力滤波器的检测和控制策略环节的性能优劣直接影响了补偿效果，人们不断地研究出多种先进的、精确的检测方法和控制策略，但是主电路开关器件的技术水平却大大限制了这些检测方法和控制策略的进一步应用。本文针对目前单台APF补偿容量小、成本过高以及过高开关频率带来的EMI和开关损耗等问题提出了解决办法。 首先介绍了基于三相瞬时无功功率理论的p q和i p iq检测算法，并采用了一种无锁相环的i p iq谐波检测算法，此种无锁相环的检测算法可以有效降低因为电网电压的频率波动而对检测结果带来的不良影响，并且在现实应用中可以简化检测电路结构。利用Matlab软件建立三相电力系统的仿真模型，并对检测电路中低通滤波器在不同阶数和截止频率时的检测结果进行了仿真比较，以确定其最终的参数值。 然后，在综合研究软开关技术和传统的多电平电路拓扑结构的基础上，对三相-单采用了一种新型的零电压零电流辅助谐振极型软开关电路。针对所提逆变电路的结构特点，采用一种与之相应的混合三角载波调制策略，使2H桥逆变单元的开关频率比三相桥式单元的低一个数量级，可以降低逆变器的整体开关损耗。由三相桥式单元承载主要的输出功率，2H桥作为辅助开关频率的补充。高频的三相逆变单元中引入辅助谐振极型的软开关电路，进一步降低高频单元的开关损耗而且不影响各相的相对独立性。并利用Matlab仿真软件对这种软开关级联逆变器进行了仿真研究，仿真结果显示高频逆变单元的主开关器件在导通时刻的电流尖峰和关断时刻的拖尾电流均得到了有效的抑制，证明了的所提出的软开关逆变电路的正确性和有效性。 最后，将所提出的新型逆变器主电路应用到有源电力滤波器中，利用Matlab/Simulink仿真软件对这种新形式的有源电力滤波器进行了仿真研究，证明具有该种主电路拓扑结构的有源电力滤波器能够有效地进行工作。