學(xué)習(xí)電本題目電網(wǎng)諧波與無(wú)功綜合動(dòng)態(tài)補(bǔ)償研究

HAPFSVC先介紹了綜合補(bǔ)償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu);闡述了系統(tǒng)的工作原理;構(gòu)建了系統(tǒng)的基波域和諧波域等效模型,然后通過(guò)分析模型,確定此系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)諧波與無(wú)功動(dòng)電源電壓畸變導(dǎo)致不能準(zhǔn)確檢測(cè)諧波的問(wèn)題,先對(duì)三相電壓預(yù)處理,再輸入到鎖TCRTCR結(jié)構(gòu)特點(diǎn),闡述了混合有源濾波器運(yùn)用分頻控制方法的必要性;提出了一種改進(jìn)的廣義積分控制器,此控制器可根據(jù)誤差和誤差變化率來(lái)改變廣義積分控制器的參數(shù),使其能更好的諧波電流;聯(lián)系瞬時(shí)無(wú)功功率檢測(cè)方法,推出了三相補(bǔ)償導(dǎo)納計(jì)算的。最后進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果證實(shí)了上述方法的可行性和有效性第1章緒 第2章諧波與無(wú)功綜合補(bǔ)償系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原 SVC與HAPF綜合系統(tǒng)結(jié) 第3章諧波和無(wú)功檢測(cè)方法研 第4章綜合補(bǔ)償系統(tǒng)控制方法研 SVC與HAPF控制方法概 1波的存在會(huì)引起自動(dòng)控制裝置的誤動(dòng)作。同時(shí)這些負(fù)荷大部分功率因數(shù)偏低,導(dǎo)致用戶的由于電力電子技術(shù)的發(fā)展,諧波治理與無(wú)功補(bǔ)償?shù)难芯恳讶〉昧孙@著突破,像有源電(ActivePowerFilter-APF)(StaticVarCompensator-SVC)、靜止無(wú)功發(fā)生裝置(StaticGenerator-SVG)、晶鬧管控串聯(lián)補(bǔ)償裝置(ThrusterControlledSeriesCapacitor-TSC)但這些補(bǔ)償裝置都有一定的局限性，有的只能補(bǔ)償無(wú)功和諧波中的一種,有的不能滿足補(bǔ)SVC非線性設(shè)備是指:在正弦供電電壓下而產(chǎn)生非正弦電流,或在正弦供電電流下而產(chǎn)生了非正弦電壓的設(shè)備。動(dòng)作，還會(huì)造成電能計(jì)量的誤差。諧波電流在高壓線對(duì)相鄰?fù)ㄓ嵕€路產(chǎn)生干擾影電路中的無(wú)功功率的定義視在功率S

從式(1.4)和(1.5)可知道,相角差為0時(shí),有功與視在功率相等且取最大值功率因數(shù)的值為,電流為非正弦波,總有效值為,基波電流的有效值為且與電壓的相位差為,n次諧波電流的有效值為。不同頻率的電壓與電流相互作用不產(chǎn)生有功，這時(shí)相應(yīng)的有功和分別是基波電流和諧波電流作用下產(chǎn)生的無(wú)功,功率因數(shù)V[1]知，當(dāng)電流存在畸變時(shí),總電流可分解波電流滯后于網(wǎng)側(cè)電壓的裝置,要消耗比較多的無(wú)功;三是電弧類負(fù)荷,要消耗很多無(wú)功無(wú)功補(bǔ)償和諧波抑制的作用就是提高系統(tǒng)功率因數(shù),減小波形畸變率,降低設(shè)備容量,近年來(lái)無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方面廣泛應(yīng)用SVC。其中代表性的是固定電容器組與晶閘管控制可有效降低電力電子裝置所產(chǎn)生的諧波;把發(fā)電機(jī)和變壓器的繞組改接成三角形聯(lián)接,也是為了3及3的倍數(shù)次諧波進(jìn)入電網(wǎng)。續(xù)或者有級(jí)的無(wú)功補(bǔ)償。PPF償調(diào)諧頻率處的諧波。SVCTCRPPFAPF基于有源濾波器的容量與成本成正比的原因，提出了混合有源濾波器(hybridactiveHAPF1.2APFPPFHAPF1.3APF一是抑制網(wǎng)側(cè)諧波電壓,二是改善PPFPPF無(wú)功負(fù)荷的變電站的要求。PPF僅能調(diào)諧在特定的幾個(gè)頻率處,所以串聯(lián)型混合有源濾波1.41.5HAPF在圖1.5所示,有源部分與無(wú)源部分串聯(lián)后再與負(fù)載并聯(lián),起到了諧波的作用,避保證,諧振支路分壓由于網(wǎng)側(cè)諧波而升高,逆變器也存在開關(guān)損耗,影響補(bǔ)償性能。SVC+APFSVC3452本章介紹了有源濾波器和靜止無(wú)功補(bǔ)償器的工作原理;提出了綜合補(bǔ)償系統(tǒng)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并分析其工作原理;建立了綜合補(bǔ)償系統(tǒng)的基波域和諧波域等效模型,確定了其可行性。計(jì)算出補(bǔ)償電流,通過(guò)受控變流器向電網(wǎng)注入與諧波電流幅值相等、方向相反的補(bǔ)償電主電路中的電力電子變流器,主要是完成補(bǔ)償電流信號(hào)的功率放大,產(chǎn)生補(bǔ)償電流時(shí)在逆變狀態(tài)，可稱其為逆變器。APF計(jì)算得出補(bǔ)償電流的控制量信號(hào),經(jīng)主逆變電路對(duì)補(bǔ)償電流控制量進(jìn)行放大并反相,這樣補(bǔ)償電流就得到了。補(bǔ)償電流與負(fù)載電流中的諧波電流抵消,就可以得到正弦電流。TCRTCR2.2出的無(wú)功最小。a=180°90°?180°之間時(shí),僅部分晶閘TCR補(bǔ)償電納與觸發(fā)延遲角有什么關(guān)系呢，用推導(dǎo)如下：2.3，

其中aTCR

TCR可以看作一個(gè)可變電納,電抗器改變觸發(fā)延遲角相當(dāng)于改變電納值,進(jìn)而改變基波電流。如圖2.4，的標(biāo)么值隨觸發(fā)延遲角a的變化曲線。器接在母線上,二次側(cè)有兩個(gè)繞組,YA30°相角差,再在兩繞組各連接6TCR,12TCR。2.7APF（TCR，TCR兩條單調(diào)諧濾波支路與高通濾波支路組成了無(wú)源濾波器,作用是調(diào)諧諧波含量大高次數(shù)的諧波。其它次數(shù)的諧波由有源濾波來(lái)補(bǔ)償,二者相互配合，優(yōu)化了濾波器的性能。根據(jù)串聯(lián)分壓原理,又由于附加電感的阻抗比無(wú)源部分的阻抗小,分配給它的基波電壓很小,再經(jīng)過(guò)耦合變壓器,有源部分承受了很小的基波電壓,降低了有源部分的容量就降低了成本。電感、TCR2.8 TCR

因?yàn)榫чl管觸發(fā)角的范圍為90°-180°,所

通過(guò)SVC的電流為為在基波頻率處展開等式,可得系統(tǒng)的等效補(bǔ)償電納為

如圖2.10所示即為系統(tǒng)在諧波域中的等效模型。其中電源諧波電壓為，電網(wǎng)諧阻抗為,諧波電流源是非線性負(fù)載，值為，為流過(guò)晶鬧管控制電抗器所產(chǎn)生的諧壓源，HAPF輸出電流為，分別為注入支路諧波和并聯(lián)電抗器阻抗,如果變壓器為理想變壓器,且電壓變比為n:1,將逆變器歸算到變壓器的網(wǎng)側(cè)。 電壓、電流定律,可列寫如下方程組系統(tǒng)有源部分在諧波域的作用是,先檢測(cè)非線性負(fù)載產(chǎn)生的諧波與TCR投切過(guò)程中所其中為等效控制系數(shù)。把(2.17)帶入式(2-18)TCR(2.19)可以進(jìn)行簡(jiǎn)化:2.102.11，這效的逆變器輸出電壓,分別為耦合變壓器原邊上等效的輸出濾波電感和電容由目前諧波電流的檢測(cè)方法可分為負(fù)載電流中提取出基波或諧波分量和系統(tǒng)電壓為基準(zhǔn)來(lái)提取所需補(bǔ)償量的有基于小波變換的諧波檢測(cè)法,自適應(yīng)諧波檢測(cè)法，結(jié)合系統(tǒng)電壓Fryze時(shí)無(wú)功功率理論的p-qip-iq50Hz50Hz原電流相比較得出諧波分量。電路簡(jiǎn)單、造價(jià)低是該方法的優(yōu)點(diǎn)。但缺點(diǎn)也很多,受環(huán)境到的畸變信號(hào)進(jìn)行離散化處理使其變?yōu)閿?shù)字量,再經(jīng)過(guò)傅里葉變換,分解為高次諧波代數(shù)的和,直觀地可以看出各次諧波幅值和相位,再利用低通濾波器知道所需補(bǔ)償?shù)闹C波分量,然后對(duì)其傅里葉反變換,獲得所需的補(bǔ)償電流。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是精度較高、功能較多、使用方便。缺點(diǎn)是計(jì)算量大,計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，,實(shí)時(shí)性差,難以對(duì)時(shí)變的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。會(huì)產(chǎn)生頻譜泄漏效應(yīng)和柵欄效應(yīng),測(cè)量精度的要求。Fryze用平均功率,需要對(duì)上一周期積分,所以檢測(cè)值會(huì)滯后。如今運(yùn)用廣泛的是基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的檢測(cè)法，首先由學(xué)者赤木泰文提出,該理論打破了一個(gè)傳統(tǒng)，就是以平均值為基礎(chǔ)的功率定義,包括:p-qip-iq吸收的無(wú)功功率相應(yīng)的減少。TCR當(dāng)觸發(fā)延遲角在90°至180°時(shí),流過(guò)電抗器的電流發(fā)生畸變。釆用分析法可知,n次諧波的有效值與a(3.2)。a=0TCRa3.13-2aTCRn=2k±l(kTCRTCR產(chǎn)生偶數(shù)次諧波，就是在反并聯(lián)晶鬧管的導(dǎo)通角不對(duì)稱的時(shí)候。晶鬧管完全導(dǎo)通時(shí),如表3.1個(gè)6脈波的TCR可以減次諧波含量。要知道無(wú)源濾波器只能濾除固定次數(shù)的諧波，且受外界較大，還可能與電網(wǎng)發(fā)生TCR在三相電路中，各相電壓瞬時(shí)值分別為,各相電流的瞬時(shí)值分別是把三相電路中各相電流和電壓的瞬時(shí)值變換到a-p兩相正交坐標(biāo)系由式(3.3) 和電流把矢量構(gòu)成電壓矢量e,電流可構(gòu)成矢量其中:e和i的模分別是E和I;e和i的幅角分別 矢量ieeiq。即:其中 把式(3.3)、(3.4)帶入式(3.9)p。 兩相瞬時(shí)無(wú)功電流和經(jīng)兩相到三相變換可以得到三相電路中各相的瞬時(shí)無(wú)功電流,兩相瞬時(shí)有功電流變換同樣可得到三相瞬時(shí)有功電流。即ip-iqp-qp功率q的,還有一種是法，通過(guò)計(jì)算瞬時(shí)有功電流和瞬時(shí)無(wú)功電流的。它們都是三相瞬時(shí)無(wú)功功率理論而，本文接下來(lái)闡述法圖3.3是諧波檢測(cè)方法的原理框圖,這種方法實(shí)際是由p-q檢測(cè)法派生出來(lái)的， 和余弦信號(hào),鎖相環(huán)可以得到相位信息。運(yùn)用瞬時(shí)無(wú)功功率理論,能夠計(jì)算出瞬時(shí)有功和無(wú)功分別是、，經(jīng)過(guò)低通濾波器濾波道、的直流分量。由三相基波電生的,所以 三相諧波電流。如圖3.3功能表述如下:同時(shí)檢測(cè)諧波和無(wú)功,需將中的通道斷開;提取無(wú)功電流,本節(jié)諧波和無(wú)功的綜合檢測(cè)方法有幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：更加適用于TCR和HAPF綜合系統(tǒng)；不存在在電源電壓畸變下,沒(méi)辦法準(zhǔn)確檢測(cè)基波正序有功分量的問(wèn)題;還可以檢測(cè)出TCRTCR消除法的檢測(cè)誤差,也得到了電源電壓的基波正序相位信息,憑借相位信息對(duì)三相電流進(jìn)行p-q3.4數(shù);正序負(fù)序由下標(biāo)+一表示；且。對(duì)電壓進(jìn)行變換,知滯后90°得: (3.19) (3.20) 為分別檢測(cè)出諧波和無(wú)功電流,將圖3.4中的通道分為兩支,第一個(gè)用于檢測(cè)諧波,通過(guò) 逆變換 逆變換,可以得到TCR無(wú)功電流經(jīng)過(guò)低通濾波器,得到直流,將經(jīng)過(guò)兩次反變換得到了三相無(wú)功電流TCR從前面分析知,TCR正常運(yùn)行時(shí)也會(huì)產(chǎn)生諧波,雖可以通過(guò)檢測(cè)方法得到,但檢測(cè)會(huì)產(chǎn)生TCR假設(shè)導(dǎo)通角為時(shí)的電流幅值為1,TCR的電流與觸發(fā)角的關(guān)系如下TCR式(3.25)乘以各相的正弦信號(hào)就知道TCR在觸發(fā)角為時(shí)的基波電流分量,相位與線30TCR其中通過(guò)鎖相環(huán)可得到。圖3.6為TCR諧波預(yù)測(cè)原理框圖TCR為了避免電網(wǎng)電壓畸變干擾諧波檢測(cè),所諧波和無(wú)功檢測(cè)方法需要改進(jìn),實(shí)質(zhì)建仿真模型,對(duì)比電網(wǎng)電壓對(duì)稱無(wú)畸變和存在畸變情況的波形。接下來(lái)搭建了TCRTCR3.9TCR110°,3.10TCR本章先介紹了常見的諧波和無(wú)功檢測(cè)方法,仔細(xì)介紹了檢測(cè)法;設(shè)計(jì)了一種適用于綜合補(bǔ)償系統(tǒng)的諧波和無(wú)功的綜合檢測(cè)方法;電網(wǎng)電壓存在畸變會(huì)影響檢測(cè)的問(wèn)題,提出了一種改進(jìn)方法;TCR4上一章介紹的檢測(cè)方法獲得了系統(tǒng)中的諧波和基波無(wú)功電流,參考指令信號(hào)就是補(bǔ)償電流,系統(tǒng)實(shí)際輸出的電流如何實(shí)時(shí)的該參考指令信號(hào)只是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題APFTCR了一個(gè)的輔助模糊控制器來(lái)彌補(bǔ)傳統(tǒng)廣義積分器的不足,此控制器能實(shí)時(shí)地改變廣義積分控制器的參數(shù),以便達(dá)到諧波電流更好的效果;結(jié)合無(wú)功檢測(cè)方法,得出了一種補(bǔ)償導(dǎo)納的計(jì)算方法，它是以瞬時(shí)無(wú)功電流表達(dá)的。制方法;三角載波法、滯環(huán)比較、空間矢量脈寬調(diào)制是主要的控制方法。電流控制方法PI單周控制。它是一種非線性控制方法,由學(xué)者K.M.Smedley和S.Cuk一K+1廣義積分控制。在靜止坐標(biāo)系下可以實(shí)現(xiàn)諧波電流的無(wú)差控制,實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單，控制方法:過(guò)放大器放大,放大后的值與高頻三角載波相比較,得出的脈沖當(dāng)作控制逆變器各個(gè)滯環(huán)比較法。利用滯環(huán)比較器構(gòu)成滯環(huán)帶,是以參考電流為基準(zhǔn)的。補(bǔ)償電流與參考電流相比較，比較誤差控制逆變器動(dòng)作。該方法的優(yōu)點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單,誤差小,且有推出開關(guān)矢量作用的時(shí)間,按照一定順序排列所選取的開關(guān)矢量,三矢量調(diào)制控制波形就可形成。最后生成電路使輸出的空間電壓矢量盡量近所需空間電壓矢量考值,這是通過(guò)控制信號(hào)控制開關(guān)器件的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這樣就實(shí)現(xiàn)了控制電流的。TCR不對(duì)稱三相怎么補(bǔ)償呢？方法是：在各相分別加裝所需的電感或者電容,使電網(wǎng)方向4.2R統(tǒng)。要讓負(fù)載三相對(duì)稱,C相和a相間需接一個(gè)的電感,在b相和a相間接 4.3先提高功率因數(shù),方法是在每相負(fù)載上并聯(lián)與負(fù)載電納相等但為負(fù)值的補(bǔ)償電納,負(fù)載就等效成了一個(gè)純電導(dǎo),也就 ,此時(shí)三功率因素變?yōu)?,但是三相負(fù)載仍然不平衡。各相負(fù)載變?yōu)榧冸妼?dǎo)。怎平衡呢？在a相和C相接入感性電納,在b相和C相接入容性電納。這樣就可以形成一個(gè)三相平衡網(wǎng)絡(luò)。對(duì)稱分量法:該方法一起考慮了三相不平衡負(fù)載與并聯(lián)補(bǔ)償裝置,不平衡的電流分解為TCRTCR開環(huán)控制:一般用于負(fù)載補(bǔ)償,TCRTCRTCR本文所諧波和無(wú)功綜合補(bǔ)償系統(tǒng)主要由注入式混合有源濾波器、無(wú)源濾波器和出的諧波電流與無(wú)源支路諧振次數(shù)相同時(shí),可能會(huì)導(dǎo)致無(wú)源濾波支路過(guò)電流,甚至事一個(gè)常規(guī)的積分器就可以保證系統(tǒng)無(wú)靜差。如果參考信號(hào)是周期信號(hào),常規(guī)的積分器無(wú)法保證系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)無(wú)差。廣義積分器是一種針對(duì)非直流信號(hào)的積分器,有源濾波器采用這種控任何周期量都能夠使用變換分解為不同頻率正弦分量的疊加,下面對(duì)正弦信號(hào)進(jìn)行分析。對(duì)于正弦信號(hào)而言,需要對(duì)幅值積分,對(duì)頻率和相角不起作用。因此,希望信號(hào)的廣義積分為。構(gòu)造輔助函數(shù),它由延時(shí)90°得到,對(duì)以上三個(gè)信號(hào)進(jìn)行Lace變換,可當(dāng)信號(hào)的頻率存在偏差時(shí),因此式(4.10)當(dāng)遠(yuǎn)大于1時(shí),有:則對(duì)于而言,

所以,式(4.13)w信號(hào),式(4.13)中的不是的期望積分信號(hào)的La ce變換,而是0。當(dāng)都遠(yuǎn)大于1時(shí),它們的 ce變換滿足下式聯(lián)立式(4.6)和式(4.21),

相對(duì) ,是可以忽略不計(jì)的。則廣義積分器的傳遞函數(shù)為頻率為的基波正弦信號(hào),其廣義積分的傳遞函數(shù)為

頻率為的諧波信號(hào),其廣義積分的傳遞函數(shù)為由式(4.20)那么對(duì)中所有頻率信號(hào)的廣義積分為

在有源濾波器的控制中,為逆變器輸出電流參考信號(hào)與采樣信 的差,則的廣義積分滿足以下方程其中:HPI4.7本節(jié)設(shè)計(jì)了一個(gè)輔助模糊控制器來(lái)提高控制系統(tǒng)的性,此控制器可以根據(jù)誤差和誤差變化率,實(shí)時(shí)調(diào)整廣義積分控制器的參數(shù),使其能夠更好的諧波電流,以獲比例作用越大,調(diào)節(jié)速度越快,但是如果比例過(guò)大,會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此,當(dāng)偏差e大時(shí),為了加快調(diào)節(jié)速度,Kp需要取較大的值;當(dāng)偏差較小時(shí),為了避免影響系統(tǒng)穩(wěn)定性,Kp需相應(yīng)的減小;當(dāng)偏差e,KpeKp用「5°]。當(dāng)積分調(diào)節(jié)作用較強(qiáng)時(shí),可能會(huì)引起超調(diào)過(guò)大,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起振蕩。當(dāng)誤差e0;ee4.6所示。它由模糊輔助控制器和廣義積分控制器構(gòu)成。模糊輔助控制器可以實(shí)時(shí)調(diào)整廣義積分控制器的參數(shù)。根據(jù)誤差ei的調(diào)整值和，它是根據(jù)誤差e和誤差變化率e計(jì)算的，調(diào)整值與預(yù)設(shè)值相加來(lái)達(dá)到廣義積分控制器參數(shù)的調(diào)整的效果。 和歸，增大Kp,直到系統(tǒng)振蕩,令該臨界狀態(tài)下Kp值為為振蕩周期;,則模糊控制器參數(shù)。，控制規(guī)則直接影響控制器的性能，在模糊控制系統(tǒng)中,它是模糊控制器的。模糊集合包括輸入e、和輸出以及等7個(gè)模糊子集。具體規(guī)則如下: |e|大小中等時(shí),,為保證響應(yīng)速度, 取適當(dāng)值； 話,隨|e|減小而增大。(4):與e同方向時(shí),輸出可能偏離穩(wěn)定變化,適當(dāng)增大 表4.2為的模糊調(diào)整規(guī)則根據(jù)文獻(xiàn)[14],式(4.33)補(bǔ)償導(dǎo)納是用負(fù)荷線電流向 來(lái)表由式(4.33)令'，(4.34)可寫為無(wú)功電流求均方根,可以得到其有效 圖4.8所示與的關(guān)系式(4.37)-(4.39)式(4.40)將式(4.41)帶入(4.35)

式(4.42)就是三相補(bǔ)償導(dǎo)納計(jì)算，是基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論得到的。通過(guò)計(jì)算4.44.94.12從波形可以看出,傳統(tǒng)廣義積分控制器比改進(jìn)的廣義積分控制 誤差大,改進(jìn)比傳統(tǒng)廣義積分控制器能更好的誤差信號(hào)。在0.1s變化時(shí)，改進(jìn)后的比傳統(tǒng)的恢復(fù)APFSVCSVC調(diào)整廣義積分控制器的參數(shù),諧波電流更有效;接著分析了補(bǔ)償導(dǎo)納計(jì)算方法,該法法以及控制方法等內(nèi)容。本章將利用仿真軟件對(duì)整個(gè)諧波及無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)仿電路及參數(shù)設(shè)諧波和無(wú)功綜合補(bǔ)償系統(tǒng)的仿電路如圖5.1所示,主要由四部分組成:電網(wǎng)電源、非線性負(fù)載、TCRTCR混合有源濾波器中的無(wú)源濾波器的主要作用是抑制諧波含量較高的特征次諧波,補(bǔ)償TCR越好。單調(diào)諧濾波器被調(diào)諧在n,濾波支路中除了流過(guò)n次諧波電流之外,還流過(guò)由引起的基波電流濾波電容中同時(shí)流過(guò)諧波電流和基波電流,電容的安裝容量應(yīng)為諧波無(wú)功容量和基波將式(5.4)變形后代入(5.3)當(dāng)時(shí) 最小。由式(5.4)可得由(5.1)

5.2,577115.1稱合變壓器連接在輸出濾波器和并聯(lián)電感之間,用來(lái)匹配有源部分的電壓和電流,還起到電氣的作用。親合變壓器流過(guò)較小的基波電流,其容量主要由混合有源濾波器產(chǎn)生的其中:P為稱合變壓器容量,為濾波器輸出相電壓,力為逆變器輸出端相電流,K為2-3。出電流的變化率變小,還有可能無(wú)法上參考電流,進(jìn)而影響補(bǔ)償性能。因此需要合理設(shè)N=1-3,2。附加電感提供基波無(wú)功電流的通路,這使有源部分承擔(dān)的基波電壓減小,從而降低有源部分的容量。為了防止無(wú)源部分和附加電感組成的濾波網(wǎng)絡(luò)與電網(wǎng)等效阻抗產(chǎn)生諧振,注入電網(wǎng),而不流入附加電感,附加電感的值不能取太小。但是為了降低有源部分的容量,時(shí),可增大附加電感,從而保證較好的補(bǔ)償特性。本文中,附加電感取為2.45mH。ip-iqHAPFTCRTCR根據(jù)第三章對(duì)改進(jìn)廣義積分控制器的研究,利用中的ftizzy工具箱對(duì)輔助模糊控制器進(jìn)行設(shè)計(jì),并創(chuàng)建模型,具體過(guò)程為以4下步:輸出模糊控制器,這里輸入為誤差e和誤差變化率輸出為 值都設(shè)定為{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB},進(jìn)行尺度變換,設(shè)定論域范圍為[-6,6],隸屬度函數(shù)5.3模糊推理設(shè)計(jì):根據(jù)模糊控制規(guī)則進(jìn)行模糊推理,得出模糊輸出,采用if...then...語(yǔ)4.14.2解模糊:模糊控制器的輸出是一個(gè)模糊集合,通過(guò)解模糊來(lái)確定精確量,模糊化方法很5.45.55.65.75.85.10確檢測(cè)出負(fù)載電流中的諧波,檢測(cè)出的波形。而三相電源電壓經(jīng)過(guò)預(yù)處理后,得到的5.110.15.120.020.1負(fù)載后,諧波含量變大,負(fù)載電流畸變加大,補(bǔ)償后的電源電流還存在一定的畸變,補(bǔ)償效果不太理想。0.2說(shuō)明還存在無(wú)功;0.2TCR5.1本是在導(dǎo)師劉芳老師的親切和悉心指導(dǎo)下完成的。劉老師給了我無(wú)微不至的，特別是在課題研究的初始階段，由于相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)和科研經(jīng)驗(yàn)的缺乏，進(jìn)展并感謝所有關(guān)心和幫助過(guò)我的親朋好友，我只有以不斷的努力來(lái)回報(bào)對(duì)我的厚愛(ài)。GeorgeJWakelin著，徐政譯.電力系統(tǒng)諧波-基本原理、分析方法和濾波器設(shè)計(jì)[M].：2013,33(7):92-[8]陳兆嶺.有源電力濾波器諧波電流檢測(cè)與控制研究[D].博士，蘇州：江蘇大學(xué)APF+SVC[J]低壓電器，2009,18(4):10-14.葉忠明，董伯藩，錢照明.幾種混合有源電力濾波器分析[J].電工電能新技術(shù)，杜少通，伍小杰,魏琛，周娟.新型無(wú)變壓器型并聯(lián)混合有源濾波器[J]電工技術(shù)學(xué)Currenttrackingcontrolofinjection-typehybridactiveTANGCi,LUOAn,LUOShao,LIUQiu:injectiontype;hybrid;activefilter;currenttracing(CollegeofElectricalandInformationEngineering,HunanUniversity,Changsha410082,:ThemathematicalmodelofinjectiontypehybridactivepowerfilterisbuiltandtherecursivePI(ProportionalIntegral)controlalgorithmisproposedforitscurrenttracking,towhichthefuzzyadaptivemechanismisintroducedtoenhanceitsstaticanddynamicperformances.Byfuzzy reasoning,itmakesdecisionaccordingtothedeviationbetweenmeasuredandexpectedharmoniccurrents,aswellasitsvariationrate,toonlineregulatetheproportionalandintegralcoefficientsforachievingbetterstaticanddynamicperformancesandadaptiveability.Staticanddynamicexperimentshaveverifiedthefeasibilityandeffectivenessoftheproposedcurrenttrackingalgorithm.ThisprojectissupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationof( andtheNational863nof(2004AA001032).Theproliferationofnonlinearloadssuchasstaticpowerconvertersandarcfurnacesresultsinavarietyofundesirablephenomenaintheoperationofpowersystems.Themostimportantamongtheseareharmoniccontamination,increasedreactivepowerdemandandpowersystemvoltagefluctuations.Harmoniccontaminationhas eamajorconcernforpowersystemspecialistsduetoitseffectsonsensitiveloadsandonthepowerdistributionsystem.Somemethodshavebeenusedinpowersystems.Conventionally,PFs(PassiveFilters)areusedtosuppressharmonicsandimprovepowerfactorinindustryapplication,butseriesorparallelresonancemayoccurbetweenthesystemimpedanceandPFs,whichwillamplifyharmonicvoltageorcurrentandsometimesresultindamagingPFs[1-3].Therefore,AFs(ActiveFilters)consistingofpureAFandHAF(HybridActiveFilter)aredevelopedto etheproblemscausedbyPFs[1,4-13].WhethertheAFortheHAFcouldgetthedesirablefilteringcharacteristicasexpectedornot,togreatextent,itliesintheabilitytotrackharmonicreferencecurrentsfortheactiveinverteroutputcurrents.Inindustrialapplications,PIcontrolleriswidelyusedforitssimplearithmeticandhighreliability;however,whenthecontrolledsignalemployingmulti--synthesizedcharacteristic,theconventionalPIcontrollerisdifficulttoachieveadesirablecontrollingperformance[14].Hence,theSFOI(SynchronousFrameOperationIntegral)waspresentedtosettlethisproblem[15-16].ButtheSFOIneedstorotateeachorderharmonicandmanyframeswillbecreated.Soitnotonlymakesthecalculationintricacy,butalsodelaysthecontrolperiod.AnovelcurrenttrackingcontrolalgorithmnamedrecursiveintegralPIispresentedinthispaperandappliedforaninjectiontypeHAFtoimproveitssteadystateanddynamicperformance.SystemconfigurationandmathematicalReferringthetopologyshownasfig.1andtheoperationprinciplediscussedinref.[17],theclosed-loopconfigurationforcurrenttrackingcontrolcanbeobtainedinfig.2,whereGC,Ginv,GFdenotethecurrenttrackingcontroller,thetransferfunctionofactiveinverter,andthetransferfunctionofIC/Uinv,respectively.Fig.1SystemconfigurationoftheinjectiontypeHAFinref.[Duetothenonlinearcharacteristicofvoltage-source activeinverter,itisverydifficulttoattainanenoughaccuratetransferfunctionoftheactiveinverterjustbyysis.Fig.2Closed-loopcontrolthispaperachievesthetransferfunctionofactiveinverterbyidentificationfromexperimentaldata.Theimplementationcouldbeconcludedasfollowing.Firstly,imposesinusoidalexcitingsignalswithdifferentfrequencyandmagnitudeontheinputofactiveinverter,andmeasurethecorrespondingoutputresults.Thendescribetherelationshipbetweentheinputsignalsandtheoutput.Finally,viaplentyofexperimentdata,obtaintheapproximatetransferfunctionoftheactiveinverterasshowninformula(1).whereKinv=42.6,τinv=3.62Basedonasingle-phaseequivalentcircuitinharmonicfrequencyasshowninfig.3,wecangetthetransferfunctionofIC/UinvwhichdepictingtherelationshipbetweeninverteroutputcurrentICandinverteroutputvoltageUinvasforvoltage-source Fig.3Single-phaseequivalentcircuitinTherefore,thetransferfunctionofIC/UinvcanbegainedUsually,thecontrollermaybeproportionalcontrollerbeforeemendation,namelyGC=KP. theclosed-looptransferfunctionforthecurrenttrackingcontrolis:ControllerBasicprincipleoftherecursiveintegralPIInviewofthecontrolledinverteroutputcurrentsinthispaperareperiodicandcouldberegardedassinusoidwithdifferentfrequencybasedon20mscommonmultipleperiod,whichapproximayshowninfig.4.Asweallknow,traditionalPIalgorithmneedstointegrateeverysamplingpointandtheoutputof thecontrollershouldbe:whereuanderrorerespectivelydenotetheoutputandinputofcontroller,andNisthesampledpointsofeinoneperiod,whileKPandKIstandforproportionalandintegralconstant,andKmeanseverysamplinginstants.BasedonthetraditionalPIalgorithm,conside-ringthecontrolledinverteroutputcurrenttobeperiodic,sotherecursiveintegralPIisadoptedtodointegralforeineveryperiod,whichequivalenttoNnumbersPIcontrollersworkingtogethertoimplementzeroerrorinsteadystate.Inotherwords,thecontrolledinvertercurrentsatthesamplinginstantK,K-N,K-2N,…,K-CNwillbeintegrated.Accordingtothebasicprinciplementionedabove,theoutputofcontrollershouldwhereCisanintegerandC=ent(K/N)Apparently,atthesamplinginstantK-N,theaboveformulacanbeoverwrittenSubtractingformula(8)from(7),theoutputofcontrollershouldObviously,thisalgorithmcouldrealizefastzerosteady-stateadjustingbasedonthefactthatNnumbersPIcontrollersworkingtogether.Furthermore,inordertoenhanceitsrobustnessanddisturbingimmunityability,fuzzylogicbasedset-pointweighingalgorithm[18]isintroducedinthecontrolscheme.Amelioratedcontrolalgorithmcombinedwithfuzzylogicbasedset-pointweighingAfterfuzzylogicbasedset-pointweighingalgorithmadopted[18],theamelioratedcontrolformulacanbechangedas:wherethevalueofvariablefisdeterminedbycalculatingerroreaswellasitsvariationrateΔeatcurrentsamplinginstantwithfuzzyinferencebasedonfuzzyrules.Providedinthispaper,thefuzzysetsofeandΔare{NB,NS,ZO,PS,PB}andthefuzzysetofvariablefis{NVB,NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB,PVB}.Thegradeofmembershipofe,Δeandfobeythenormalfunction.ThefuzzyruleisconstitutedonthebasisofMacvicar–Whelanmatrixandengineeringexperience[18],asshownintab.1.ThemethodfordefuzzificationisadoptedscaleStructureofthecurrenttrackingTheproposedcurrenttrackingcontrollerinthispaperiscomposedofrecursiveintegralPIandfuzzylogicbasedset-pointweighingcontrolasshowninfig.5,whereerrore,errorvariationrateΔeandurespectivelystandfortheinputandoutputofthecontroller;whilebandfrespectivelydenotetheweighingcoefficientandtheoutputoffuzzyinference;wisaconstantbetween0and1.

Fig.5StructureofcurrenttrackingToverifythefunctionperformanceofthenovelcurrenttrackingcontrolalgorithmpresentedinthispaper,someexperimentsaredone.Theexperimentalsetupisinthefollowing:theline-linevoltageofpowersupplytobe110V;theharmoniccurrentsourcetobeathreephase10kV·Afull-bridgerectifierwithimpedanceFig.6givesthesteady-statefilteringperformanceoftheinjectiontypeHAFinthelaboratory.Fromthecurrentwaveformsinnonlinearloads,powersupplyandactiveinverter,itcouldbeseenthattheinjectiontypeHAFemployingrecursiveintegralPIcontrollercaneliminateharmoniccurrentseffectively.(a)Waveforminnonlinearandpower(b)WaveforminpowersupplyandactiveinverterFig.6StaticperformanceofInfig.7,thedynamictrackingcharacteristicoftheinjectiontypeHAFusingthepresentedrecursiveintegralPIcontrollercouldbeseen.Itisevidentadesirabletrackingspeedytobe

Fig.7DynamicperformanceofInthispaper,anovelcurrenttrackingcontrolalgorithmnamedrecursiveintegralPIispresentedandappliedforaninjectiontypeHAFtoimproveitssteady-stateanddynamicInviewofthecontrolledinverteroutputcurrentsinthispaperareperiodicandcouldberegardedassinusoidwithdifferentfrequencybasedon20mscommonmultipleperiod,sotherecursiveintegralPIisadoptedtodointegralforerroreineveryperiod,whichequivalenttoNnumbersPIcontrollersworkingtogethertoimplementzeroerrorinsteadyInordertoenhancetherobustnessanddisturbingimmunityabilityoftherecursiveintegralPI,fuzzylogicbasedset-pointweighingalgorithmisintroducedinthecontrolscheme.Someexperimentsaredonetoverifytheviabilityandeffectivenessoftheproposedcontrollerforsteady-statetrackingaccuracyanddynamictrackingspeedy.[1]IEEEIndustryApplicationSociety,IEEEPowerEngineeringSociety.IEEEStd519-1992 mendedpracticesandrequirementsforharmoniccontrolinelectricalpowersystem[S].[S.l.]:IEEE,1993.[2]CHOUChihju,LIUChihwen,LEEJuneyown,etal.Optimalnningoflargepassiveharmonic-filterssetathighvoltagelevel[J].IEEETransPowerSystem,2000,15(1):433-[3]DASJC.Passivefilters-potentialitiesandlimitations[J].IEEETransIndApplicat,2004,40(1):232-241.[4]AKAGIH,TSUKAMOTOY,NABAEA.ysisanddesignofanactivepowerfilterusingquad-seriesvoltagesourceconverters[J].IEEETransIndApplicat,1990,26(6):93-98.[5]PENGFangzheng,AKAGIH,NABAEA.Anewapproachtoharmoniccompensationinpowersystems—acombinedsystemofshuntpassiveandseriesactivefilters[J].IEEETransIndAp-plicat,1990,26(6):983-990.[6]FUJITAH,AKAGIH.Apracticalapproachtoharmoniccom-pensationinpower—seriesconnectionofpassiveandactivefilters[J].IEEETransIndApplicat,1991,27(6):1020-1025.[7]PENGFangzheng,AKAGIH,NABAEA.Compensationcharac-teristicsofthecombinedsystemofshuntpassiveandseriesactivefilters[J].IEEETransIndApplicat,1993,29(1):144[8]AKAGIH,FUJITAH.Anewpowerlineconditionerforharmoniccompensationinpowersystems[J].IEEETransPowerDelivery,1995,10(3):1570-1575.[9]BHATTACHARYAS,CHENGPotai,DIVANDM.Hybridsolutionsforimprovingpassivefilterperformanceinhighpowerapplications[J].IEEETransIndApplicat,1997,33(3):[10]MORANLA,FERNANDEZL,DIXONJW,etal.Asimpleandlow-costcontrolstrategyforactivepowerfiltersconnectedincascade[J].IEEETransIndElectron,1997,44(5):[11]FUJITAH,AKAGIH.Theunifiedpowerqualityconditioner:theintegrationofseries-andshunt-activefilters[J].IEEETransPowerElectron,1998,13(2):315-322.[12]AL-ZAMILAM,TORREYDA.Apassiveseries,activeshuntfilterforhighpowerapplications[J].IEEETransPowerElectron,2001,16(1):101-109.[13]WAGNZhaoan,WANGQun,YAOWeizheng,etal.Aseriesactivepowerfilteradoptinghybridcontrolapproach[J].IEEETransPowerElectron,2001,16(3):301-310.[14]LORENZRD,LIPOTA,NOVOTNYDW.Motioncontrolwithinductionmotors[J].ProceedingsoftheIEEE,1994,82(8):1215-1240.[15]SCHAUDERAD,MORANSA.Multiplereferenceframecontrollerforactivepowerfiltersandpowerlineconditioners:UntiedStatesPatent, [P].1994-05.[16]BOJYUPM,KARLSSONP,ALAKULAM,etal.Amultiplerotatingintegratorcontrollerforactivefilters[C/CD]∥ProceedingsoftheEPEConference.Lausanne,Switzerland:[s.n.],[17]湯賜,,李建奇,等.注入式混合型有源濾波器研究(英文)[