一种混合型有源电力滤波器的研究

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1、一种混合型有源电力滤波器的研究摘要电力电子设备的大量使用会给电能质量造成污染，由谐波引起的各种故障和事故经常给社会造成巨大经济损失。混合型有源电力滤波器(HybridActivePowerFilter，HAPF)能有效的抑制多次谐波和提供无功补偿，它结合了无源滤波器和有源电力滤波器两者的优点，既能应用于大容量场合，又使系统具有良好的性能。近年来在电能质量综合治理方面，HAPF的研究越来越受到关注和重视。本文主要是做理论研究，研究的重点是HAPF系统的优化算法和控制策略。首先介绍了HAPF的工作原理和几种拓扑结构及其特点。论述了基于瞬时无功功率理论的P—g和fP一‘谐波电流检测方法，并

2、对‘一‘检测法进行了实验仿真，证明了该理论的正确性。对于HAPF系统，参数匹配和无源、有源容量的合理分配是难点问题，因此本文讨论了多目标优化算法。分析了粒子群优化算法的特点，针对粒子群算法较易陷入局部极值的缺陷，本论文提出了一种引入量子门旋转角的改进方法。并将这种改进的粒子群算法首次应用于HAPF系统，设计计算出了无源滤波器的参数和有源部分所占的容量比。该算法使系统具有较好的滤波效果和经济性，也证明了与遗传算法相比该算法具有更高的效率，且能防止早熟收敛。描述了几种HAPF的控制策略，对基于检测负载谐波电流和基于检测电源谐波电流的控制策略进行了重点研究。传统的研究方法是波形仿真，从输出

3、波形的好坏判断控制策略的优劣，但该方法考察的不够详细和全面。为了避免这一弊端，本文独特的采用了化简成等效电路，然后通过编程的方法实现了两种控制策略的工作特性分析，这种方法能够直观、具体的考察控制策略在某因素下的受影响程度。分析结果证明了两种策略在课题中均具有可行性，更为选择适合具体实际情况的控制策略和控制器参数K提供了重要的参考依据。根据文中的理论研究和实验分析，设计了一台混合型有源电力滤波器样机用于实验研究，在样机上考察和验证了：基于瞬时无功功率理论的检测方法、改进的粒子群优化算法和基于电源谐波电流的控制策略等的可行性和正确性。关键词：混合型有源电力滤波器；无源滤波器；有源电力滤波

4、器；谐波检测；优化算法；控制策略；工作特性ResearchofOnekindofHybridActivePowerFilterAbstractThepowerqualitycouldbepollutedbythemassiveuseofpowerelectronicdevices．Thehugeeconomiclossofthesocietyiscreatedbyavarietyoffailuresandaccidentscausedbyharmonics．Theharmonicsuppressionandreactionpowercompensationcouldbeeffecti

5、velyprovidedbyhybridactivepowerfilter．Hybridactivepowerfilterunifiedtheadvantagesofbothpassivepowerfilterandactivepowerfilter,itcanbeappliedinthelargecapacitysituationandenablethesystemtohavethegoodperformance．HAPFresearchisgivenmoreandmoreconcernandattentionintheaspectofpowerqualitycomprehensi

6、vegovernanceinrecentyears·Thispaperismainlytodotheoreticalresearch，theoptimizationalgorithmandcontrolstrategyoftheHAPFsystemarethekeypointoftheresearch．Firstly，theHAPFprincipleofworkandseveralkindoftopologyandcharacteristicisintroducedinthispaper．Theharmoniccurrentdetectionmethodbasedoninstanta

7、neousreactivepowertheoryiSresearchedindetail．Itwascarriedoutsimulationexperimentsandtheexperimentalresultprovedthecorrcctnessofthetheory．RegardingtheHAPFsystem，theparametermatchaswellaspassiveandactivecapacity’srationaldistributio