基于自适应逆控制的并联型有源电力滤波器的仿真研究_

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1、基于自适应逆控制的并联型有源电力滤波器的仿真研究小组成员：分工：工作内容负责人参与者文献与资料收集逆变系统工作原理研究模型建立及分析报告撰写摘要首次将自适应逆控制应用于并联型有源电力滤波器的控制,提出了一种新的并联型电力有源滤波器的控制方法。此方法把有源滤波器及主电路部分看作广义有源滤波器并利用其逆模型作为控制器对其进行控制。此控制算法对电路中的参数变化不敏感,不但简单易行,而且比较可靠有效,对理想三相电源电压能够产生较好的补偿效果,当电源电压出现畸变和不平衡时,仍能得到较好的补偿效果。仿真结果证实了所提出算法的可行性。关键词:自适应逆控制　有源电力滤波器　广义有源滤波器目录1引言51.1AP

2、F简介51．2研究背景62　基于自适应逆控制的并联型有源电力滤波器62.1有源滤波器的基本原理62.2　基于自适应逆控制并联型有源电力滤波器72.3　自适应滤波器及算法的设计83不同电源电压情况下补偿性能的仿真研究83.1　电源电压为理想情况时的仿真研究93.2　电源电压畸变情况时的仿真研究93.3　电源电压不平衡时的仿真研究94　滤波电感和自适应参数对滤波性能影响的仿真105　结论13参考文献141引言1.1APF简介有源电力滤波器（APF：Activepowerfilter）是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿，之所以称为有源，是

3、相对于无源LC滤波器，只能被动吸收固定频率与大小的谐波而言，APF可以通过采样负载电流并进行各次谐波和无功的分离，控制并主动输出电流的大小、频率和相位，并且快速响应，抵销负载中相应电流，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功和不平衡。三相电路瞬时无功功率理论是APF发展的主要APF；APF有并联型和串联型两种，前者用的多；并联有源滤波器主要是治理电流谐波，串联有源滤波器主要是治理电压谐波等引起的问题。有源滤波器同无源滤波器比较，治理效果好，主要可以同时滤除多次及高次谐波，不会引起谐振，但是价位相对高！实际应用安全系数很低，国际普遍做法是以变压器升压，来保证可靠性，国家相关部门也要求以变压

4、器升压的形式和有源滤波器结合，治理高压谐波！APF主要用于以下场合1.变频设备的应用场合　随着技术的进步，变频设备大量应用于各类场合，变频设备会产生大量的谐波，因此，这类场合是有源滤波器主要的目标市场之一。　　2.不稳定负荷的应用场合　不稳定负荷不是有源滤波器的主要市场，但它是电力系统一个极其重要的方面，因为不稳定的负荷虽然所占比例不大，但是它们对电力系统产生的影响却远远大于其它负荷所造成的影响，因此对于该类应用场合也应作为有源滤波器的主要市场方向之一。　　3.钢铁厂　钢铁厂的电弧炉、轧钢机等是主要的谐波发生设备，且主要是冲击性负荷，对钢铁厂附近的其它负荷有很大影响。同时，谐波问题对钢铁厂无功

5、补偿的影响很大，所以应以无功补偿和谐波治理同时处理作为目标。　　4.有色冶金　有色冶金的负荷除电弧炉性质的负荷外，还由于采用直流湿法冶金而产生大量的直流成分。　　5.港口机械　港机是大型的提升设备，一般都采用很大的变频器，因此是港口机械主要的谐波发生源，因此对于该类应用场合也应作为有源滤波器的市场方向之一。　　6.电气化铁路　电气化铁路一般使用直流电机拖动，因此是一个市政方面的主要谐波源。根据现有上海、北京等地电气化铁路的运行情况，大多数系统都安装了滤波器。预计本产品可以达到电气铁路滤波器国产化的作用。　7.高精度自动化生产线　高精度自动化生产线本身不产生谐波，但是对于电能质量有很高的要求，因

6、此需要在高精度自动化生产线的供电侧安装有源滤波器，以降低谐波对生产线的影响。8.办公大楼、大型商业区等节能灯和空调集中场所　办公大楼、大型商业区等节能灯和空调集中场所的谐波情况也非常严重，治理方法宜采用集中治理方法，以节省成本。1．2研究背景自适应逆控制在控制系统和调节器的设计中是一种很新颖的方法[1],该方法用被控对象传递函数的逆作为串联控制器来对系统的动态特性做开环控制,系统动态特性控制和对象扰动控制被分为两个单独的过程[2,3]。自适应逆控制的控制器是自适应的,将其调节到既能使得对象及其控制器的总体动态响应达到最优;同时又能做到对系统动态特性的控制与对象扰动的控制分开处理而互不影响。自适

7、应逆控制在消噪方面得到大量应用,已经成功解决了诸如空调管道中风扇噪声和汽车的马路噪声等许多噪声消除问题[4],但目前国内外自适应逆控制在电力电子应用方面的报道较少,文献[5]将逆控制用于直流伺服电机位置和速度的控制,文献[6]将其应用于一个开关DC-DC升压电路,而用于有源滤波器的报道尚未发现。本文将自适应逆控制思想应用于并联型有源电力滤波器(APF)的控制,将包括主电路与负载以及APF在内的电路