级联H桥有源滤波器研究

有源电力滤波器(APF)是一种能够动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置。普通的两电平拓扑结构，因电压等级低，容量低而在某些场合下的应用被限制。而级联型拓扑能够直接输出高压，输出相同电平下所需器件数目最少，而将APF的应用范围拓宽到大功率场合。本文以单重H桥级联型有源滤波器为研究对象，对其中若干关键技术进行了深入研究。 谐波电流的检测是有源电力滤波器的关键技术之一，检测的快速性与准确性直接影响到整个系统的补偿性能。本文采用一种改进的滑窗迭代DFT谐波电流检测方法，利用离散傅立叶原理及滑窗迭代方法，通过引入固定的迭代因子，以及重建迭代方程组环节，从而省去了电压锁相环节及旋转因子重构环节。减小了系统的计算量，而且便于数字化实现。 传统的空间矢量不能直接使用于单重级联H桥拓扑结构。本文采用错时空间矢量的调制方法，首先介绍了单重级联H桥拓扑与组合变流器的等价关系，随后分析了该调制方法的原理及实现方法，其综合了载波移相等效开关频率高以及空间矢量SVPWM直流侧电压利用率高的优点。 本文采用LCL滤波器代替传统单电感滤波器，作为有源滤波器的输出滤波器与电网相连，并采用无源阻尼的方法对三阶LCL系统实现谐振抑制。它兼顾了低频段增益和高频段衰减。分析了LCL滤波器各元件的制约关系，并利用实例设计，验证了适用于单重H桥有源滤波器的各参数具体的选择方法。 最后通过MATLAB仿真平台对所设计的滑窗迭代DFT谐波检测方法，适用于单重H桥拓扑结构的错时空间矢量调制方法，以及无源LCL参数选取方法进行了仿真验证，并通过实验平台对部分理论进行了实验验证。