基于H橋級聯(lián)的多電平并聯(lián)型有源濾波器研究.pdf

1、隨著近年來國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展和生活水平的不斷提高，以電力電子技術為基礎的中大功率裝置以及非線性負載在工業(yè)和民用系統(tǒng)中得到大量應用，這對電網(wǎng)的穩(wěn)定性和電能質量造成嚴重影響。有源電力濾波器(Active Power Filter，APF)作為一種新穎的電力電子技術領域裝置，因其優(yōu)越的諧波抑制和無功補償性能，正受到越來越多的關注并得到應用。但是，受電力電子開關器件耐壓和開關頻率的限制，APF并不能完全適應高壓大功率的工作環(huán)境。本文結合實際應用

2、，研究了基于H橋級聯(lián)多電平技術的并聯(lián)型有源濾波器，通過模塊化的級聯(lián)以提高APF的耐壓和增加輸出電平數(shù)，在高壓大功率諧波補償場合有很好的應用前景。同時討論了H橋級聯(lián)多電平技術的拓展應用，對該拓撲進行電力電容器組柔性投切的可能性做出設想并進行實驗驗證。
　　首先，對基于瞬時無功功率理論的d_q檢測法進行分析，并作為本文所研究的并聯(lián)型有源濾波器檢測方法。針對電流跟蹤控制方法，介紹了直接電流控制方法中的三角載波比較控制法，并就該方法分析了

3、PI控制器和重復控制器的原理并進行控制器的設計，再將兩者結合，研究基于這兩種控制法的復合控制策略，該復合控制策略既保證了跟蹤誤差的盡可能小，又兼顧了變流器的響應速度。就所研究的并聯(lián)型有源濾波器模型中開關器件IGBT的型號、H橋功率模塊中直流側電容數(shù)值以及交流側單電感濾波器的選型進行了分析計算。
　　其次，討論了該H橋級聯(lián)有源濾波器的單極倍頻載波移相調制方法，就單極倍頻控制方法，具體分析了單極倍頻CPS-SPWM方法中輸出波形基波分

4、量和諧波分量的組成。由于每個H橋功率單元直流穩(wěn)壓電容互相獨立，且模塊間損耗存在差異，運行時直流側電壓會產(chǎn)生波動，因此討論了兩層結構的直流側電壓均壓穩(wěn)壓控制方法，即上層進行相間直流電壓總壓的穩(wěn)壓，下層進行每個H橋功率單元直流側的均壓，并分別就控制器設計和充放電情況進行分析。
　　然后，以PSIM仿真軟件為實驗仿真平臺，搭建了三相星形連接H橋三級聯(lián)拓撲的APF仿真模型。設計并組裝了H橋級聯(lián)APF的硬件實驗平臺，并對主電路、控制系統(tǒng)和結

5、構設計進行闡述，就軟啟動、直流側穩(wěn)壓、定量發(fā)無功和諧波補償?shù)裙δ芊謩e進行實驗和記錄，驗證了本文所述的理論和各種控制策略的可行性和正確性。
　　最后，在分析H橋級聯(lián)多電平技術的相關控制方法，并實驗研究基于該拓撲結構的APF的基礎上，為進一步討論H橋級聯(lián)多電平技術的優(yōu)越性和應用領域拓展，同時基于江蘇省電力公司經(jīng)濟技術研究院的項目依托，探討了將H橋級聯(lián)多電平技術運用到電力電容器組的柔性投切技術當中。在原先H橋級聯(lián)APF硬件實驗平臺的基礎