论文摘要：单周控制的三相四线制有源电力滤波器研究

有源电力滤波器(Active Power Filter，APF)是一种用于抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它通过实时检测电网谐波和无功电流，然后产生与之大小相等、相位相反的补偿电流，进行实时补偿。APF可实现对谐波和无功的动态补偿，其补偿特性不受系统阻抗的影响，具有响应快、可控性高、自适应性强等优点。本课题来源于陕西航空电气有限责任公司第四十七设计研究所，课题具体内容为三相四线制APF的研制，研究目的在于解决单周控制的三相四线制APF的应用问题。主要内容如下：本文对APF的工作原理、特点及分类作了介绍；对现有的APF的各种畸变电流检测方法和控制方式进行了分析、比较和总结，并详细介绍了单周控制理论。介绍了单周控制的四桥臂三相四线制APF，建立了数学模型，推导出了它的控制方程，并据此建立了四桥臂三相四线制APF的控制电路模型；采用Saber仿真软件对四桥臂单周控制的三相四线制APF电路模型进行了仿真研究。提出了将单周控制的矢量模式应用于三相四线制APF，并首次提出了采用三相全桥和第四桥臂单相半桥分别独立控制的方法；分别推导出了此方法的三相全桥单周控制方程和第四桥臂单相半桥单周控制方程，并分别建立了基于以上方法的两个控制电路模型；采用Saber仿真软件对四桥臂的三相四线制APF进行了仿真研究，分析了APF对谐波的抑制情况和补偿前后的三相THD值。仿真结果证明，单周控制三相四线制APF的矢量模式能有效地实时补偿非线性负载产生的谐波无功电流和中线电流，具有较好的补偿效果，而且开关损耗降低、电路简单可靠、容易实现，为APF原理样机设计与实验提供了指导。讨论了1KW APF的设计与原理试验，给出了APF的功率电路、单周控制电路以及辅助电路的设计方案，讨论了功率电路参数的设计与选择，进行了原理样机的试验，给出了原理试验波形。试验结果表明，这种采用新颖的单周控制的矢量模式分别控制的APF是可行的。