高精度控制有源电力滤波若干技术

随着电力电子设备在工业及日常生活中的广泛应用,电网的谐波污染也愈加严重。有源电力滤波装置作为可以有效解决电网谐波问题的电力电子设备,伴随着半导体器件及数字控制技术的飞速发展,正向大规模的工业应用。本文以有源电力滤波装置为核心,重点研究了其在三相四线制系统中的电容分裂式结构的控制策略,适用于高压大容量场合具有高补偿精度的混合型结构以及数字控制系统中采样精度的问题。 首先为实现电容分裂式三相四线并联型有源电力滤器能对任意不平衡谐波负载进行补偿,研究了基于ABC坐标系的控制策略,实现三相完全独立控制；在精确建模的基础上,介绍了电流内环,直流侧稳压环和均压环的控制器的设计方法,其中电流环控制环中引入重复控制,极大的改善谐波的补偿精度。仿真和实验验证控制策略及控制器的正确性和有效性。 其次对适用于高压大容量的并联型混合有源滤波器进行了相关研究。首次将重复控制应用混合型有源滤波器的输出电压控制,有效提高系统的谐波补偿的精度,并给出了相关控制器及关键控制参数的设计方法。为解决单独使用并联型混合有源电力滤波器时的无功倒送问题,提出将其与晶闸管可控电抗器结合起来,构成一种新型的静止功补偿装置。Matlab/simulink的仿真验证了相关拓扑结构及控制策略的有效性。 最后讨论有源电力滤波器数字控制系统中采样精度的问题。结合电力电子装置采样频率低和THD测量对采样信号信噪比要求高的特点,提出一种新型过采样方法,进行了原理性分析,并结合有源电力滤波器的THD测量,给出实际中应用应该注意的问题。通过仿真和实验对传统采样方法和新过采样方法进行比较,验证了该方法的有效性。