1、隨著電力電子裝置等非線性負(fù)載的廣泛使用，諧波電流對電力系統(tǒng)的污染日趨嚴(yán)重?；旌闲陀性措娏V波器（Hybrid Active Power Filter，HAPF）有效結(jié)合了無源濾波器成本低、可靠性高和有源濾波器補(bǔ)償靈活的優(yōu)點，在中高壓大容量諧波治理項目中有著廣闊的應(yīng)用前景。本文圍繞一種新型采用低自感串聯(lián)變壓器的串聯(lián)混合型有源電力濾波器（Series Hybrid Active Power Filter，SHAPF）及三個相關(guān)問題展開研究，

2、主要內(nèi)容如下：
　　 （1）采用兩種建模方法對現(xiàn)有基波磁通補(bǔ)償式SHAPF 進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，并以此為基礎(chǔ)對其濾波特性進(jìn)行了分析，分別討論了PI 控制器參數(shù)、逆變器輸出濾波電感、串聯(lián)變壓器激磁電感等參數(shù)對整個系統(tǒng)濾波特性的影響，最后給出兩條改善濾波效果的措施：①采用諧波干擾電壓前饋控制技術(shù)；②在通過逆變器向串聯(lián)變壓器二次繞組注入反相基波電流的同時，疊加注入一定倍數(shù)的同相諧波電流。實驗結(jié)果驗證了理論分析的正確性。
　　 （2

3、）在第（1）部分工作的基礎(chǔ)上，提出一種新型采用低自感串聯(lián)變壓器的串聯(lián)混合型有源電力濾波器。不同于基波磁通補(bǔ)償式SHAPF，該混合濾波系統(tǒng)中串聯(lián)變壓器的自感更小，其標(biāo)幺值僅為1～10％，串聯(lián)有源濾波器不再控制為基波電流源，而是控制為諧波電流源。該方案的主要優(yōu)點包括：有效降低了逆變器和串聯(lián)變壓器二次側(cè)繞組的容量；有源部分保護(hù)簡單，且系統(tǒng)供電可靠性高；可以限制系統(tǒng)短路電流水平等。仿真和試驗結(jié)果均表明該新型SHAPF 有著良好的濾波效果。

4、>　　 （3）目前，對HAPF的研究主要是針對三相三線中高壓系統(tǒng)。本文詳細(xì)分析了三相三線HAPF在有源部分缺相運(yùn)行時，即有源部分兩相或單相運(yùn)行時，整個濾波系統(tǒng)的濾波效果。首先計算得出有源部分三相正常運(yùn)行、三相均退出運(yùn)行工況下的系統(tǒng)諧波電流大小，然后計算出有源部分兩相、單相運(yùn)行時的系統(tǒng)諧波電流大小，著重進(jìn)行兩方面比較：①有源部分缺相運(yùn)行工況下三相系統(tǒng)諧波電流橫向比較；②各相系統(tǒng)諧波電流在有源部分缺相運(yùn)行工況與有源部分三相正常運(yùn)行或均退出

5、運(yùn)行工況下的縱向比較。理論、仿真和實驗研究均表明：有源部分只需兩相運(yùn)行，即只增大系統(tǒng)側(cè)任意兩相的等效諧波阻抗，就可迫使負(fù)載三相諧波電流均流入無源濾波器支路，達(dá)到較好的濾波效果。如果系統(tǒng)側(cè)存在諧波電壓，同樣只需有源部分兩相運(yùn)行，就足以抑制超標(biāo)諧波電流的產(chǎn)生。
　　 （4）提出一種全新的統(tǒng)一定點坐標(biāo)變換（Unified Fixed Point Coordinate Transfor-mation，UFP-CT）和基于該變換的有源電力

6、濾波器零穩(wěn)態(tài)誤差電流控制方法。統(tǒng)一定點坐標(biāo)變換可以將靜止a-b-c 坐標(biāo)系下含多個頻率正弦分量的三相電流指令一次變換為統(tǒng)一定點δ-ξ坐標(biāo)系下的恒直流指令，處于靜止a-b-c 坐標(biāo)系和統(tǒng)一定點δ-ξ坐標(biāo)系下的有源電力濾波器狀態(tài)空間平均模型是不同的，后者比前者多了一個包含自干擾和耦合干擾的干擾項。為實現(xiàn)零穩(wěn)態(tài)誤差跟蹤諧波電流指令，在統(tǒng)一定點δ-ξ坐標(biāo)系下不僅需要采用PI 控制器和系統(tǒng)電壓前饋控制，還需進(jìn)行自干擾和耦合干擾前饋以克服這兩類干擾

7、對輸出的影響。仿真實驗表明：提出的電流控制方法可實現(xiàn)零穩(wěn)態(tài)誤差跟蹤諧波電流指令，且動態(tài)特性良好。
　　 由于三相三線電流指令線性相關(guān)，前述的UFP-CT 屬于二維情況。實際的控制系統(tǒng)可分為單輸入輸出和多輸入輸出系統(tǒng)，而多輸入輸出系統(tǒng)問題可以分解為多個單輸入輸出系統(tǒng)，因此研究一維UFP 坐標(biāo)變換具有重要意義。本文探討了一維UFP-CT的形式，針對其指令無法過零的問題，提出一種“虛擬二維UFP-CT”，并以此為基礎(chǔ)設(shè)計了適用于單輸入

8、輸出系統(tǒng)的零穩(wěn)態(tài)誤差電流控制方法。最后以單相半橋式APF為例，構(gòu)建其狀態(tài)空間平均仿真模型，通過仿真實驗驗證了理論分析的正確性。
　　 （5）高壓大容量的APF 或HAPF，很多都采用多繞組變壓器實現(xiàn)電壓、電流等級匹配和電氣隔離。本文研究的兩種SHAPF，均可以采用多繞組串聯(lián)變壓器實現(xiàn)高壓等級和大容量化。因此，多繞組變壓器建模和阻抗參數(shù)設(shè)計顯得十分重要。本文以Ansys/APDL和Matlab/PSB為基礎(chǔ)，給出了一種高效、通用的