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(shù)為基礎(chǔ)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(yīng)用，這對電網(wǎng)的穩(wěn)定性和電能質(zhì)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(shù)領(lǐng)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(guān)注并得到應(yīng)用。但是，受電力電子開關(guān)器件耐壓和開關(guān)頻率的限制，APF并不能完全適應(yīng)高壓大功率的工作環(huán)境。本文結(jié)合實際應(yīng)用

2、，研究了基于H橋級聯(lián)多電平技術(shù)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(yīng)用前景。同時討論了H橋級聯(lián)多電平技術(shù)的拓展應(yīng)用，對該拓撲進行電力電容器組柔性投切的可能性做出設(shè)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(fù)控制器的原理并進行控制器的設(shè)計，再將兩者結(jié)合，研究基于這兩種控制法的復(fù)合控制策略，該復(fù)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(yīng)速度。就所研究的并聯(lián)型有源濾波器模型中開關(guān)器件IGBT的型號、H橋功率模塊中直流側(cè)電容數(shù)值以及交流側(cè)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(diào)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(cè)電壓會產(chǎn)生波動，因此討論了兩層結(jié)構(gòu)的直流側(cè)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(cè)的均壓，并分別就控制器設(shè)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(shè)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(jié)

5、構(gòu)設(shè)計進行闡述，就軟啟動、直流側(cè)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(shù)的相關(guān)控制方法，并實驗研究基于該拓撲結(jié)構(gòu)的APF的基礎(chǔ)上，為進一步討論H橋級聯(lián)多電平技術(shù)的優(yōu)越性和應(yīng)用領(lǐng)域拓展，同時基于江蘇省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院的項目依托，探討了將H橋級聯(lián)多電平技術(shù)運用到電力電容器組的柔性投切技術(shù)當(dāng)中。在原先H橋級聯(lián)APF硬件實驗平臺的基礎(chǔ)