基于级联多电平的有源滤波器直流侧电压平衡控制.pdf

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1、第43卷第4期电力系统保护与控制Vl01．43NO．42015年2月16日PowerSys~mProtectionandControlFeb．16．2015基于级联多电平的有源滤波器直流侧电压平衡控制刘文亚，姚钢，何娈，李凯，周荔丹(电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学)，上海200240)摘要：为了减小电网中非线性负载带来的谐波电流对电网质量的影响，针对基于H桥的有源滤波器装置中直流电容电压问题，提出一种新的控制方法。将控制模块分成模块均值电压控制器和直流母线电压控制器两个部分，通过调节每个H桥

2、之间的有功功率交换和有源滤波器同电网问有功功率的交换来实现直流电容电压的平衡控制。利用该方法对八个单元H桥级联的并联型有源滤波装置进行Matlab／Simulink仿真，并基于FPGA+DSP实验平台搭建了三单元H桥级联样机。仿真和实验结果表明，基于级联多电平的有源滤波器直流侧电压平衡控制方法是有效和实用的。关键词：有源滤波器；级联多电平；直流电容电压平衡；谐波补偿；载波移相ResearchofDCvoltagebalancecontrolbasedonmnlti-levelcascadedAPFLIUWenya

3、，YAOGang，HELuan，LIKai，ZHOULidan(KeyLaboratoryofControlofPowerTransmissionandConversion(ShanghaiJiaoTongUniversity)，MinistryofEducation，Shanghai200240，China)Abstract：Inordertoreducetheimpactoftheharmoniccurrentcausedbynonlinearloadongridquality,anovelcontrolst

4、rategyisproposedforDCvoltagebalancecontrolbasedonmulti-levelcascadedAPF．Thebalancecontrolisdividedintotwoparts，namelymodulemeanvoltagecontrollerandDCbusvoltagecontroller．ByadjustingtheactivepowerexchangesbetweeneachH-bridgeandtheactivepowerexchangebetweenacti

5、vepowerfilterandthegrid，theDCcapacitorvoltagebalanceisachieved．Withthismethod，aneight-unitcascadedH-bridgemoduleissimulatedonMatlab／Simulink，whileathree-unitcascadedH-bridgeproto够peisbuiltontheexperimentalplatformbasedonFPGA+DSP．Simulationandexperimentalresul

6、tsshowthattheDCvoltagebalancecontrolbasedOnmulti-levelcascadedAPFisvalidandpractica1．Keywords：activepowerfilter；cascadedmultilevel；DCcapacitorvoltagebalance；harmoniccompensation；camerphaseshift中图分类号：TM714文献标识码：A文章编号：1674—3415(2015)04—0094—08立，每个H桥的并联损耗、开关损耗、调

7、制比和脉0引言冲延时等又存在差异，导致多电平APF存在直流侧随着电力电子技术器件的广泛应用，大量的谐电容不平衡的问题。直流电容电压不平衡会带来许波和无功电流注入不同电压等级电网，由此带来的多不利的影响，电容电压的不平衡会使APF输出I乜谐波问题也越来越严重。采用现代电力电子技术、压的谐波畸变率增大，当其不平衡度较大时，某些数字信号处理技术和先进控制理论的有源电力滤波H桥的电容电压会偏高，影响到装置的安全运行，器(ActivePowerFiRer，APF)被公认为治理电网谐波严重时会导致系统崩溃【jJ。污染、改善电

8、能质量最有效的手段，已成为电力电文献[5]采用微调占空比的方法实现直流侧电子与电能质量领域的研究热点。基于级联H型多电容的电压平衡PWM算法，对基于2单元H桥级联的平变流器各单元结构相同，易于实现模块化设计和APF进行实验验证，但没有从本质上解决直流侧均安装，各H桥单元结构相同，且直流侧相互独立，衡控制的问题；文献[6]提出了一种模块组合多电平在中压有源滤波场合有很好的应