题目：三相有源电力滤波器的研究

随着电力电子技术的飞速发展，各种功率开关器件得到了广泛应用。它们一方面给电能的变换应用带来了方便，另一方面又给电网带来了严重的无功和谐波污染。谐波电流和无功电流大量注入电网，引起电网闪变、频率变化、三相不平衡和谐波，降低了电能质量和输电效率，严重影响了用电设备的安全运行与正常使用。采用有源电力滤波器(Active Power Filter，APF)是进行谐波和无功补偿的有效手段之一 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的预研项目。随着多电和全电飞机的日益发展，飞机上的电子设备越来越多，大量的电子设备对飞机电网造成严重的污染，因此对飞机电网污染的治理将是必不可少的技术。本文针对三相三线制和三相四线制两种供电体系对三相APF进行了研究，其主要工作内容如下： 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；分析了不同类型APF对于不同谐波源的补偿特性，为更好的针对不同类型的谐波源进行APF设计具有指导意义。 本文在理论分析的基础上提出了简单空间矢量法的三相三线制APF。与传统空间矢量法不同，该方法将电网三相相电压按照过零点的方法从新划分了区间，通过理论分析得出了每个区间中开关占空比的计算方法，较传统的空间矢量方法简化了区间的判断和计算量。 本文在理论分析的基础上将简单空间矢量的方法与单周控制相结合，提出了一种基于简单空间矢量下单周控制的三相三桥臂三相三线制APF。首先按照简单空间矢量的方法将三相相电压按照过零点划分为6个区间，然后在每个区间内建立了单周控制模型。 本文在理论分析的基础上提出了基于简单空间矢量下单周控制的三相四桥臂三相四线制APF，将三相四桥臂拆分为三相三桥臂和单相半桥两部分分别进行独立控制。三相三桥臂采用基于简单空间矢量下单周控制方法，负责补偿谐波和无功；第四桥臂采用单周控制方法对中线电流进行控制。 本文提出了一种三相APF根据负载状况进行自适应调整的方法，从而使三相APF无论是工作在轻载状况还是重载状况都能对谐波和无功进行有效的补偿。 本文在进行理论分析和大量仿真的基础上，研制了一台6kVA三相三桥臂三相三线制APF，详细讨论了APF主要关键参数的确定，给出了功率电路、控制电路、驱动电路等的设计，并进行了原理试验，给出了原理试验波形。仿真和试验结果表明，本文所提的方法是正确可行的。