1、隨著國(guó)家節(jié)能減排戰(zhàn)略的不斷深入，電網(wǎng)諧波治理作為綠色能源的重要組成部分之一，近年來(lái)受到了廣泛的關(guān)注。有源電力濾波器(ActivePowerFilter,APF)是公認(rèn)的治理電網(wǎng)諧波最有效的手段之一。在工業(yè)用戶諧波治理方面，低壓大容量APF將發(fā)揮重要作用。目前，我國(guó)APF研究和應(yīng)用在單機(jī)容量、補(bǔ)償精度和適應(yīng)性等方面，與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在一定的差距。大容量APF由于補(bǔ)償電流變化率大、功率器件開關(guān)頻率低和應(yīng)用環(huán)境惡劣等因素，增加了其設(shè)計(jì)難

2、度。數(shù)字控制技術(shù)以其靈活性、可重復(fù)性和可靠性等優(yōu)點(diǎn)，逐步取代模擬控制，并成為APF主流的控制技術(shù)。針對(duì)以上問(wèn)題，本文以380V/400A三相三線APF裝置研發(fā)為背景，就單機(jī)大容量APF的數(shù)字控制、高穩(wěn)態(tài)精度補(bǔ)償以及電網(wǎng)適應(yīng)性等問(wèn)題，進(jìn)行了深入研究。
　　 首先，論文在三相三線APF數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了其電流環(huán)和直流側(cè)電壓環(huán)的控制對(duì)象s域模型。對(duì)數(shù)字控制過(guò)程中相關(guān)環(huán)節(jié)，如抗混疊濾波、零階保持以及滯后一拍對(duì)連續(xù)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的影

3、響進(jìn)行了仔細(xì)分析和建模。為了消除這些數(shù)字化過(guò)程相關(guān)環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，對(duì)在s域設(shè)計(jì)的電流環(huán)和直流電壓環(huán)控制器參數(shù)，在z域進(jìn)行穩(wěn)定性檢查和進(jìn)一步的控制器參數(shù)優(yōu)化。分析了大容量APF啟動(dòng)過(guò)程中的直流側(cè)電壓沖擊問(wèn)題，并給出了沖擊抑制的控制方法，樣機(jī)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其有效性。
　　 其次，針對(duì)常規(guī)數(shù)字PI控制APF補(bǔ)償精度不理想的問(wèn)題，在其電流環(huán)控制中引入了基于內(nèi)模原理的高穩(wěn)態(tài)精度控制器，包括廣義積分控制器(GeneralizedInte

4、grators，GIs)和重復(fù)控制器（RepetitiveControllers，RCs）。分析和推導(dǎo)了GIs和RCs的穩(wěn)定判據(jù)、控制性能及設(shè)計(jì)方法。并針對(duì)GIs和RCs控制精度對(duì)電網(wǎng)頻率敏感的問(wèn)題，提出了基于控制周期調(diào)節(jié)的頻率自適應(yīng)方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明GIs和RCs在電網(wǎng)頻率偏移時(shí)均保持了額定電網(wǎng)頻率時(shí)的高穩(wěn)態(tài)控制精度。
　　 再次，針對(duì)APF靈活性和適應(yīng)性問(wèn)題，本文對(duì)APF選擇性諧波補(bǔ)償方法進(jìn)行了研究。APF選擇性諧波補(bǔ)償功能

5、可以通過(guò)指令檢測(cè)和電流控制兩種方式實(shí)現(xiàn)。在基于指令檢測(cè)選擇性諧波補(bǔ)償方面，本文提出了一種基于GIs設(shè)計(jì)的帶通濾波器諧波檢測(cè)方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示該方法與傳統(tǒng)迭代傅里葉變換（RecursiveDiscreteFourierTransform，RDFT）和基于多諧波同步旋轉(zhuǎn)變換(Multi-HarmonicSynchronousRotatingFrame，MHSRF)諧波檢測(cè)方法相比，具有占用存儲(chǔ)空間小和計(jì)算時(shí)間少的優(yōu)勢(shì)，為本額定補(bǔ)償容量400

6、A樣機(jī)所采用。在電流控制選擇性諧波補(bǔ)償方面，本文提出了一種基于GIs控制器的基波與各次諧波獨(dú)立控制方法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明實(shí)現(xiàn)了選擇性諧波補(bǔ)償功能和較高穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償精度。
　　 最后，針對(duì)傳統(tǒng)的基于過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)鎖相(PhaseLocked-Loop，PLL)方法抗干擾能力差，無(wú)法勝任大容量APF工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)惡劣電磁環(huán)境的問(wèn)題。在分析了兩種不同PLL振蕩器調(diào)節(jié)機(jī)理基礎(chǔ)上，本文推導(dǎo)了其相應(yīng)的三相軟件PLL算法的數(shù)學(xué)模型，即固定控制周期和控制周期