有源电力滤波器的仿真研究文献综述

 2023-08-10 15:26:02

一、选题背景和意义:

电源系统中的理想电压和电流波形是频率为50 Hz的正弦波,但是非线性电源系统(电源晶闸管,逆变器,UPS,开关电源,中频炉等)的广泛使用产生了大量的畸变谐波电流,再耦合到线路上以产生谐波电压。 非正弦形失真电流经过傅立叶级数分解,与电源频率相同频率的分量为基波,而谐波的频率为基波谐波的整数倍。 谐波是电能质量的重要指标。

用于谐波抑制和无功补偿的最传统方法是结构简单,使用方便,技术先进以及廉价的无源滤波器(PF)。但是,其缺点是只能滤除某些谐波,过载能力低,对系统阻抗和频率变化的适应性差,稳定性差,损耗大。

鉴于无源滤波器的诸多缺点,人们将研究方向逐渐更改为有源电力滤波器Active Power Fliter(简称APF)。有源电力滤波器是一种用于治理谐波的新技术,是一种消除谐波造成的污染并提高电能质量的有效工具。与传统的无源滤波器相比,有源功率滤波器具有以下技术优势:补偿各次谐波,抑制闪变,补偿无功功率以及自动跟踪和补偿变化的谐波,现在它们在行业中被广泛使用。

二、课题关键问题及难点:

基本思想是有源滤波装置通过检测补偿对象的电压和电流,得出与负载电流中的谐波电流大小相等、方向相反的补偿电流,从而使电网的电压、电流恢复为正选波形。

有源电力滤波器包含指令运算电路和补偿电流发生电路(由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路构成),指令运算电路的核心是检测出补偿对象中的谐波和无功等电流分量,补偿电流发生电路的作用是根据指令运算电路得出的补偿电流指令信号,产生实际的补偿电流。主电路目前仍采用PWM变流器。

课题的关键问题和难点是谐波和无功电流检测技术以及APF控制策略的技术。前者基于瞬时无功功率理论,应用p-q法进行检测计算,后者可采用瞬时值比较或三角波比较方式等控制策略。

三、文献综述(或调研报告):

电能质量是一个日益严重的问题,它影响到电网用户,并带来重大的经济后果。如今,有源电力滤波器作为解决电能质量问题的手段变得越来越重要。其最早的发展可以追溯至20世纪60年代末,1971年,H.Sasaki和T.Machida发表的论文或中,首次完整描述了有源电力滤波器的基本原理。进入20世纪80年代,电力电子技术以及PWM控制技术取得了发展,1983年赤木泰文等人提出的“三相电路瞬时无功功率理论”以及以该理论为基础的谐波和无功电流检测方法使得有源电力滤波器取得了技术突破。按照有源电力滤波器按其与被补偿负载之间的连接方式,可以分为串联型和并联型。其中,并联型在目前应用场合较多。

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