英纳仕电气中国顶级谐波治理专家
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设备使用方：中石化催化剂湖南建长石化股份有限公司
设备供应方：深圳市英纳仕电气有限公司
设备名称：有源电力滤波器 型号：iNAS-A-150A-4L-380V
使用效果：完美解决冲击性负载的谐波治理难题，谐波畸变率降低到3%-4%
设备使用方：胜利油田渤海钻井二公司40425钻井队
设备供应方：深圳市英纳仕电气有限公司
设备名称：静止同步无功补偿器
型号：iNAS-S-250kvar-3L-380V
使用效果：功率因数补偿到0.99，节油率为9%以上
设备使用方：湖北菲利华石英玻璃股份有限公司
设备供应方：深圳市英纳仕电气有限公司
设备名称：有源电力滤波器
型号：iNAS-A-150A-4L-380V
使用效果：解决长晶炉电能质量问题，提升出炉效率，谐波含量从76%降低到3%
设备使用方：广东韶钢松山股份有限公司设备备件部机械制造厂
设备供应方：深圳市英纳仕电气有限公司
设备名称：有源电力滤波器
型号：iNAS-A-400A-4L-660V
使用效果：中频炉谐波畸变率降低到5%，并且实现至少9%以上的节电效果，炼钢时间缩短25%
部分项目进展| Project Progressing
日，2台英纳仕有源电力滤波器交付至安徽某大型乘用车基地扩建项目。
日，1套英纳仕电网检测与治理管理系统发货至山西某矿电网监测管理项目。
日，3台英纳仕有源电力滤波器成功交付湖南某石油催化剂企业。
日，首批英纳仕10kVA同步无功补偿装置成功交付至国内某大型风电核心骨干企业。
日，2台英纳仕200A有源电力滤波器发货至河南某设备有限公司。
日，英纳仕电气生产的有源电力滤波器和动态无功补偿器各4台发货至广东某电力科技有限公司。
日，英纳仕100A有源滤波器发货至陕西某电气有限公司。
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英纳仕——中国顶级谐波治理专家完美解决您所有的电能质量难题
01行业标杆，行业标准的制订单位，荣获多项国家荣誉
集科研、生产、销售、服务为一体，引领国内外电能优化市场和节能领域的发展。
ISO9001体系认证；荣获国家电力电子产品质量监督检验中心权威认证
上海电器设备检测所电磁兼容严格认证；2012年节能中国先进单位
2012年中国建筑节能减排-创新技术推荐品牌；2013中国建筑节能减排推荐品牌
02雄厚的技术实力，电气行业的领航者
英纳仕拥有8年以上的专业技术研发经验，10年的电力电子产品制造经验和品质控制经验、领先的电能质量优化技术指标！
电压和电流总畸变率都<5%～1%
瞬时响应，反应速度<5ms
功率因数提高到0.99
超大容量，单机最大可以达到800A
ABC三相独立补偿
自身功耗 < 设备额定输出功率的3%
电压或电流总畸变率最佳状况仅为7%
冲击型负载无法解决
自身功耗偏大，节能效果不大
不能单相补偿
03吸收国际先进技术，实现自主研发生产
公司拥有顶尖的科研团队，产品和技术具有国际领先水平，提供高性价比的有源电力滤波器（APF)和静止同步无功补偿器(STATCOM或SVG)，并且可以完全替代相关的进口产品，降低您的成本！
自主研发 14项国家专利
与国内外多所知名高校和科研院所进行长期技术合作，并与众多专业领域的跨国企业形成了稳定的合作关系
依靠进口 价格昂贵 无专利
没有专业的研发团队，采用进口产品，价格昂贵，还达不到最高水准。
0410年谐波治理行业经验让您更放心
英纳仕在石化、煤炭、汽车、钢铁、航天航空、金融、制药、医院、大型商业建筑、半导体等众多领域为客户解决谐波顽疾！
一站式服务 全程难点技术支持
英纳仕提供上门服务，拥有经验丰
富的技术团队，现场解决，并配套
多种谐波治理方案，让您更安心！
快速响应 售后无忧
终身维护 免费保修
没有方案，有，也很单一
经验少，没有专业的技术团队
售后支持差，出现问题不能
第一时间赶赴现场
05快速应对谐波干扰，高精度，高标准
工业级或更高级别标准大容量有源滤波器。符合国际最新标准要求，有自我保护措施，有效保护负载设备。谐波治理设备，无论几电平，只有能快速应对各次谐波，治理效果好，才是真的好！
说得到，做得到，效果可测量
有效提高电能质量和降低能耗
有效治理冲击型、混合型负载谐波源
专业电气实验室认证有源滤波器
高精度 高稳定 低噪音 低能耗
多案例 好信誉 说得到 做得到
说得好，做不到，推脱推诿
没有评估验收标准
降低评估验收标准
合作前承诺，合作后推诿
酒店、商业地产建筑中空调机组庞大、通风设备、照明和电梯设备众多，不仅会对无功功率补偿设备造成潜在影响还会影响各类电气设备正常运行，降低系统效率，增加电力成本。经...
钢铁厂系统变压器容量为2500kVA，供电系统存在着谐波影响，配置了一台A-APF系列300A有源电力滤波器以及一台A-SRC系列300kVar安全无功补偿柜，...
自来水厂由大功率变频器带动进水泵电机工作，由于变频器中要进行大功率二极管整流、大功率晶闸管逆变，经过现场测试分析，配置安装了一台A-APF系列100A有源电力滤...
经过英纳仕专家的谐波治理，我们的设备故障率降低，电压稳定率提高，电机等设备发热减少，电脑系统数据出错率降低，英纳仕谐波治理技术一流，安全节能。
深圳市英纳仕电气有限公司是由电力电子、工业自动化控制、新能源等领域中的高层次科技专家组建的创新型企业。公司为专业的有源电力滤波器、谐波治理、静止同步无功补偿器公司。公司为能源领域、国防科工、工业领域、电网、轨道交通、电气安全和消防、能效管理和节能、及设备运行状态监控的系统解决方案……
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谐波危害——用电事故的元凶
据官方统计：每年因电能质量扰动和电气环境污染引起的经济损失高达300亿美元！
富士康集团成都生产基地爆炸
日18时58分，富士康集团鸿富锦成都公司生产线发生爆炸，导致3人死亡，16人受伤，3人重伤。事故由谐波畸变累计造成中央空调爆炸而引起抛光车间生产线爆炸。
商丘铝业集团智能控制系统瘫痪
日中午12时19分35kV 变电站受到系统内部谐波电流冲击，瞬间80kA系列工控计算机系统所有通讯中断，直接经济损失300 多万元。
克林顿在中国被困电梯
日—7月3日，美国总统克林顿访华期间，因为电梯控制系统受内部谐波电流的冲击致使故障而停顿，曾在电梯中被关闭了10分钟。
剑南春集团原料萃取分厂PLC系统故障
2010年剑南春集团自行研发的原料萃取生产线投入运行，由于小小的PLC 损坏，造成大面积停产，造成大量经济损失。
iNAS-S静止同步无功补偿装置的安装位置决定了补偿方式。补偿方式分为集中补偿、分支补偿、就地补偿，或者是后两者的组合方...
容量应该根据变压器低压母线总谐波电流有效值选择。可采用有源电力滤波，或根据客户负载情况及对供电电网的电能质量要求的不同，...
英纳仕有源电力滤波器的选型与安装位置的谐波电流大小有关，而与额定电流无关，iNAS-A系列产品不仅可以滤除谐波，还可以同...
通过改善功率因数，减少了线路中总电流和供电系统中的电气元件，如变压器、电器设备、导线等的容量，因此不但减少了投资费用，而...
根据上表可以看出在电力系统中，任何的用电装置以及输配电设备都要占有一定的无功功率。这时无功电流的存在使得线路的总电流加大...
电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率补偿。在电网中安装并联...
《中华英才》半月刊是中国最早以人物报道为重点的大型综合性新闻刊物，由邓小平同志提...
日，住房城乡建设部关于发布行业产品标准《建筑电气用并联有源<a ...
深圳市英纳仕电气有限公司
地址：深圳南山区西丽街道阳光二路新建兴工业区二栋201
电话：5；5
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抱歉，您要找的页面不存在。 1 引言
电力电子产品广泛应用于工业控制领域，并且用户对电能质量要求越来越高，其中最为突出的是质量和谐波问题。因此，如何提高电压质量、治理谐波就成为输配电技术中最为迫切的问题之一。低成本的无源
PF(Passive Fir)是目前普遍采用的补偿方法，但其效果与系统运行参数密切相关，在特定情况下无源还可能与系统发生谐振。80年代以来，利用功率开关的有源电力滤波器 APF (Active Power Filter)的研究越来越引起人们关注。APF是一种用于动态谐波抑制、无功补偿的新型电力电子装置，但是由于电压直接加在逆变桥上，其对开关器件电压等级要求较高；当谐波大时，有源滤波装置的容量也相应较大；对于高于有源滤波器开关的谐波也无法通过有源滤波器滤除，因此同时具有较大的补偿容量和较宽的补偿频带较为困难。
将APF与PF相结合，合理分担补偿需求，可使APF容量减小。混合型补偿方案的基本原理就是将常规型APF上承受的基波电压移去，使有源装置只承受谐波电压，从而可显著降低有源装置的容量，充分发挥PF的高耐压、大容量、易实现等特点以及APF所具有的宽谐波抑制范围和自动跟踪等优势。
2 无源滤波器
用于谐波治理的传统方式为并联无源LC滤波器，选定R、L、C的参数，使滤波网络在一定的谐波信号频率处产生谐振，从而达到抑制谐波的目的。无源滤波器主要可以分为两大类：滤波器和高通滤波器。调谐滤波器实际应用较多的是单调谐滤波器，它是利用、的串联谐振原理构成的。
3 有源滤波器
有源滤波器的基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流，从而使电网中只含有基波分量，达到实时补偿电流的目的。如果要求有源滤波器在补偿谐波的同时，还补偿负载的无功，则只要在补偿电流的指令信号中增加与负载电流无功分量反极性的成分即可。这种滤波器可对频率和大小都随时间变化的谐波以及变化的进行迅速动态跟踪补偿。
(1)谐波检测谐波的测量方法包括采用模拟带通(或带阻)滤波器、基于傅里叶变换的谐波检测分析、基于瞬时无功功率的谐波检测等。在谐波和无功电流的实时检测中运用最多的是基于瞬时无功功率的谐波检测方法。这里采用以瞬时无功理论为基础的p-q运算法来实时检测谐波。p-g运算法的原理框图如图1所示。
图1中，C23=C32T，该方法将三相各和电流的瞬时值变换到α-β两相正交的坐标系上，根据定义算出瞬时实功率p、瞬时虚功率q，经低通滤波器LPF得p、q的直流分量。电网电压波形无畸变时，p为基波有功电流与电压作用所产生，q为基波无功电流与电压作用所产生。于是，由p、q即可计算出被检测电流ia、ib、的基波分量iaf、ibf、icf。将iaf、ibf、icf与ia、ib、ic相减，即可得出谐波分量iah、ibh、 ich。
(2)电流跟踪控制模块的建立由于有源电力滤波器产生的补偿电流应实时跟随其指令电流信号的变化，即具有很好的动态响应特性，因此其控制大多采用跟踪型控制技术。把希望输出的波形作为指令信号，把实际波形作为反馈信号，通过比较两者的瞬时值决定逆变电路各器件的通断，使实际的输出跟踪指令信号发生变化。目前主要采用滞环比较器的瞬时值比较方式(hysteresis control)和三角波线性比较方式(tri-angle wave linear control)，这里采用后者。
4 混合型有源电力滤波器电路的建立
混合型有源电力滤波器电路结构如图2所示。
由无源和有源滤波器构成的混合滤波器有两种基本连接方式：串联型(SHAPF)和并联型(PHAPF)，这里采用后者。其中，特定次谐波主要由无源滤波器补偿，采用多个单调谐滤波器组成，单调谐滤波器的调谐频率根据被补偿对象的谐波成分确定，无源滤波器可由5次、7次和11次单调谐滤波器构成。有源滤波器采用电压型，输出各次谐波电压的叠加，用以滤除电网的部分谐波并抑制电网与无源滤波器之间的谐振。输出滤波器采用LC低通滤波器，用以滤除电压型逆变器开关器件产生的高频毛刺。
5 仿真分析
有源电力滤波器采用 PSIM 进行仿真计算，其参数设置为：有源电力滤波器电网电压为 380 V，频率为50 。谐波源为常见的晶闸管三相桥式带感性负载，主要谐波含量为5次，7次谐波。有源滤波器作用下的仿真结果如图3所示，图4为其仿真结果的傅里叶分析。
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地址： 电话：(86)774-2826670& & &&）行业||专题
当前所在位置： &
通用型有源电力滤波器（APF）(IN系列)
供应商参考报价：面议
&&供应商信息
所在城市：
北京市 大兴区
IN系列APF工作原理
IN系列综合负载通用型有源电力滤波器是采用现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理专用设备。
它由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成。通过外部互感器实时检测电网中各次谐波电流和无功电流，得到其指令电流，指令电流运算电路实时监视线路中的电流，并将模拟电流信号转换为数字信号，送入高速数字信号处理器（DSP）对信号进行处理，将谐波与基波分离，并以脉宽调制（PWM）信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT或IPM功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。
IN系列APF技术特点
更多功能、更多模式
&O&谐波补偿、无功补偿、谐波无功同补，一机多用；
&O&具备谐波分次补偿功能，可设定无功补偿比例；
&O&高清7英寸中文彩色触摸屏，屏幕实时显示系统和装置运行参数；
全面保护功能，提高用户应用稳定性
&O&有效值峰值双设定自动限流算法，在负载谐波电流大于设备输出时，可自动将设备输出线制在100%输出，无过载风险；
&O&保护功能齐全，具有过流、过压、欠压、过温等多种保护功能，确保系统运行安全可靠；
先进的控制策略和拓扑结构设计
&O&改进的基于瞬时无功功率理论的检测技术，可实时检测谐波电流，自动跟踪负载谐波变化，具有高度可控性与快速响应性；
&O&采用独特的分相谐波提取算法，在负载三相不平衡时，可实现各相独立控制，在容量足够情况下，可选择消除不平衡功能；
&O&采用LCL拓扑结构滤波，在输出谐波电流的情况下，不会引入高频IGBT开关谐波干扰，并且适用于任何现场电网系统阻抗，不会发生谐振；
高度集成化、模块化、系列化
&O&模块化设计，体积小重量轻，功率密度高，安装维护方便；
&O&组合并机满足不同容量需求，在实现标准化生产的同时提高了设备的可靠性和可维修性，极大方便了系统安装与维护；
&O&单模块独立风道设计，可有效隔绝环境粉尘粘附，提高产品散热效率。
高级用户体验
&O&故障自诊断自启动功能，装置具有非装置自身问题导致停机自恢复功能，自恢复之前需对外部电网及装置本身进行自动诊断，诊断通过方可自启动。在30分钟之内自恢复3次，若均不能正常启动，停机并给上位机传输装置故障告警，点亮装置自身故障指示灯；
&O&国内首家开发物联网监控功能，装置可按照一定时间间隔采集三相系统电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、谐波含量、装置输出谐波电流等数据，并通过GPRS模块上传到数据库。终端网页及APP能显示上述当前及历史数据，能对数据进行必要的筛选功能，同时能以word或PDF形式输出下载；远程APP及终端网页能对设备采取必要的控制及参数设置，例如：开机，关机，参数设定等。
&O&APF可自动检测设备工作状态，风扇转速可随APF输出功率、温度自动调节，同时在待机状态下控制风扇保持低速运转，能够降低工作噪音。
近年来，公司已经为国内外客户提供了上千套0.4KV-35KV电压等级的高低压谐波治理及无功补偿产品，专业治理中频炉，高频炉、变频器、密炼炉、多晶硅、单晶硅等整流负载或冲击性负荷造成的谐波干扰及电网谐波污染和无功损失，有效的改善了用户及电网系统的谐波污染和电能质量，提高了功率因数、降低了谐波干扰及无功罚款，提高了能源效益，为客户和社会创造了良好的经济效益和社会效益。&
提供24小时技术咨询，现场谐波测试、方案设计，性价比评估、设备供货、售后调试、用户培训一体化整体解决方案及售后服务。
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&总部地址：杭州市文三路477号华星科技大厦六层１ ７乏１ Ｓ ７ ５学校代号：１０５３２ 学 密号：Ｂ０４０９１０１１级：湖南大学博士学位论文大功率注入式有源电力滤波器的 理论研究及工程应用 ――ｊ ㈣Ｙ ｉ ｉ●ｌ 胁， ㈣２ ㈣５ 洲６ …０ ㈣２Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅ Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆＨｉｇｈ―ｃａｐａｃｉｔｙ Ａｃｔｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ Ｆｉｌｔｅｒ ｗｉｔｈ ＳｉｎｇｌｅｂｙＩｎｊｅｃｔｉｏｎＣｉｒｃｕｉｔＸＩＡ ＸｉａｎｇｙａｎｇＭ．Ｓ．（Ｈｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）２００４Ａ ｔｈｅｓｉｓ ｓｕｂｍｉｔｔｅｄ ｉｎ ｐａｒｔｉａｌ ｓａｔｉｓｆａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅＲｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆＤｏｃｔｏｒ ｏｆ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｎｔｈｅＧｒａｄｕａｔｅ ＳｃｈｏｏｌｏｆＨｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 。、ｅ，ｌｑ．、¨“，＿。Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒ．ＪＰｒｏｆｅｓｓｏｒ ＬＵＯ Ａｎ，Ⅵ。矿 Ｊｕｎ，２００９ 畸●，、， ｆ●，ｔ，，～ 湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的 研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。力作者签名：德∥订７旧同期：矽年ｆ，月形日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 １、保密口，在 年解密后适用本授权书。２、不保密一（请在以上相应方框内打“√＂）作者签名：导师签名：疆／ｊ钾Ｊ９微同期：夕亿哆年／，月≥么同同期：肋＇年Ｉ／月彩日
人功ｊ午汴入Ｊ℃钶源Ｉ【ｌ，Ｊ滤波器的删论训究殷Ｔ程Ｊ叫硼摘要世界范围内电力市场改革的目标在于提高电力生产与运行的效率，提供更加 完善的电力系统辅助服务，用以提高电力系统的安全与稳定，加强电力系统的可 靠性，并保证较高的电能质量。但随着大量新型电力电子设备投入电网中实用， 一方面给电能的变换和应用带来了方便，另一方面又给电力系统带来了较严重的 电能质量问题，如谐波污染、无功问题、电压波动及不平衡等。无源滤波器（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｆｉｌｔｅｒ，简称ＰＦ）作为传统的谐波治理手段，由于存在只能滤除特定次谐波和可能 与电网发生串并联谐振等缺点，将逐步被新型装置所取代。有源电力滤波器（ＡｃｔｉｖｅＰｏｗｅｒＦｉｌｔｅｒ，简称ＡＰＦ）被公认为是治理电网谐波及无功污染、改善电能质量最有效的手段，现已成为电力电子技术应用中一个比较新的研究热点。本文 针对最基础、最实用并且最利于产业化的并联型有源电力滤波器进行了较为系统 和深入的理论与应用研究，为其在厂矿企业的实用化奠定了较好的基础。 本文首先根据某厂矿企业的中高压配电网治理谐波的实际情况，综合考虑谐 波治理以及无功功率补偿等要求，提出了一种新型大功率单独注入式有源电力滤 波器（Ｈｉｇｈ．ｃａｐａｃｉｔｙＡｃｔｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ ＦｉｌｔｅｒｗｉｔｈＳｉｎｇｌｅＩｎｉｅｃｔｉｏｎＣｉｒｃｕｉｔ，简称ＨＡＰＦＳＩＣ），其注入支路给谐波提供一条低阻抗的通道，阻隔电网电压并能补偿 一定的无功，而流过注入支路的基波电流都将流入谐振于基波频率的串联ＬＣ网 络中，使ＨＡＰＦＳＩＣ的逆变器容量较小兼具一定容量的无功静补能力。在根据 ＨＡＰＦＳＩＣ的结构特点，建立了控制系统方程后，依次对其拓扑结构、补偿特性等 进行了深入研究和仿真分析，得出该装置有源部分承受的电网基波电压不大，也 没有基波电流流入，逆变器容量小，初期投资较小的结论。 准确、实时地检测出电网中瞬态变化的畸变电流，为有源电力滤波器控制系 统进行精确补偿提供参考信号，是决定有源电力滤波器补偿性能优劣的关键，本 文考虑了实际运行过程中出现的电网电压频率缓慢变化和基波电流发生突变的情 况，在兼顾满足有源电力滤波器谐波检测的实时性和准确性要求的前提下，提出 了一种基于扩展普罗尼谱估计的自适应频率跟踪电流分频检测算法。这种方法是 用具有幅值、相位和频率的Ｎ个指数组合来逼近一个等间隔长度为Ｌ的采样数据 序列，采用自适应调整算法中ＬＭＳ算法在线优化扩展普罗尼谱估计法中电导矩 阵的频率，该算法仅需求解幅值，计算量很小，在一定程度上实现了在小于一个 基波周期的时间内跟踪负载的变化。 选择不同的有源滤波器控制方法将直接影响系统的响应速度和谐波治理效 果，而ＨＡＰＦＳＩＣ是电力电子开关器件的交流器，是～个天然的变结构系统，采 用滑模变结构控制具有非常明显的优势。但传统滑模变结构控制中控制器的结构
只在切换曲面蹲侧变化，不能够无静差地跟踪参考输入信号，因此根据本系统中 大多数负载（如整流器、电机、计算机等电气设备）的电流变化缓慢（相对于电 网基波周期），并呈现出周期性的特点，本文提出了一种基于重复预测的改进滑模 变结构控制算法，它结合滑模变结构控制算法响应速度快和重复控制算法无稳态 误差的优点，兼顾了动态性能和控制精度的统一，不会使得电网电流出现明显的 高频开关毛刺，非常适合于ＨＡＰＦＳＩＣ的控制，完全能够满足厂矿企业配电网谐 波治理应用的要求。 最后本文在理论分析和实践经验的基础上，根据江西某厂有源电力滤波器应 用的实例，以系统能量成本和滤波装置投资成本最小化为目的，提出了一套包括 ＨＡＰＦＳＩＣ的结构和参数设计方法等内容的谐波抑制方案，可为并联型有源电力滤 波器的推广应用提供有益的参考和借鉴。该应用方案对ＨＡＰＦＳＩＣ中主电路各组 成部分的参数优化设计、装置的实际工程应用等方面进行了详细论述，并结合计 算机仿真实验，证明了ＨＡＰＦＳＩＣ在现场运行的可行性和有效性，并在实地进行 了投运，取得了良好的应用效果。关键词：电能质量：有源电力滤波器；扩展普罗尼谱估计法；ＬＭＳ算法；滑模变 结构控制；重复预测控制；应用方案
Ａｂ ｓｔｒａｃｔＴｈｅ ｔａｒｇｅｔ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｍａｒｋｅｔ’Ｓ ｒｅｆｏｒｍ ａｒｏｕｎｄ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｓ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｂｅｔｔｅｒ ａｕｘｉｌｉａｒｖａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｐｒｏｖｉｄｅｓｅｒＶｌｃｅｓ，１ｍｐｒｏｖｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍｓ。ａｓｗｅ儿ａＳｅｎｓｕｒｅｂｅｔｔｅｒ ｐｏｗｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ．Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅｗ ｐｏｗｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｍａｋｅｓ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｈ＇ａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｍｏｒｅａｓｅｑｕｌｐｍｅｎｔｉｎｐｏｗｅｒ ｇｒｉｄｃｏｎＶｅｎｌｅｎｔ；ｏｎ ｔｈｅｏｔｈｅｒ ｈａｎｄ，ｉｔ ｂｒｉｎｇｓ ｓｅｒｉｏｕｓ ｐｏｗｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｓｕｃｈｎａｒｍｏｎｉｃ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｖｏｌｔａｇｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓ，ｉｍｂａｌａｎｃｅｓ ａｎｄＡｓａｅｔｃ．ｔｍｄｉｔｉｏｎａｌ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｐａｓｓｉｖｅ Ｆｉｌｔｅｒ（ＰＦ）ｗｉｌｌ ｂｅ ｇｒａｄｕａｌｌｙｃａｎｒｅｐｌａｃｅｄ ｂｙ ｎｅｗ ｄｅｖｉｃｅｓ，ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅ ｔｈａｔ ｉｔｏｎｌｙ ｆｉｌｔｅｒ ｓｏｍｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃｏｒｄｅｒｓ ｏｆ ｈａｒｍｏｎｉｃ ａｎｄ ｍａｙ ｌｅａｄ ｔｏ ｓｅｒｉｅｓ―ｐａｒａｌｌｅｌ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｗｉｔｈ ｐｏｗｅｒ ｇｒｉｄ．Ａｃｔｉｖｅ ＰｏｗｅｒＦｉｌｔｅｒ（ＡＰＦ）ｈａｓ ｂｅｅｎ ｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄａｓｔｈｅ ｍｏｓｔ ｅｆ艳ｃｔｉｖｅ ｍｅａｎｓ ｏｆｈａ彻ｏｎｉｃａｃｏｎｔｒｏｌ，ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ．Ｎｏｗ ｉｔ ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅｎｅｗ ｒｅＳｅａｒｃｈ ｆｏｃｕｓ ｉｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｐａｒａｌｌｅｌ ＡＰＦ ｉｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｂａｓｉｃ，ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｎｄ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ ｔｏ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａ ｒｅ８ｅａｒｃｈｏｎｐａｒａｌｌｅｌ ＡＰＦ ｉｓ ｍａｄｅ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ａｎｄ ｄｅｅｐｌｙ ｂｏｔｈ ｉｎ ｔｈｅｏｒｙａａｎｄ印ｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｌａｙｓ Ｂａｓｅｄｇｏｏｄ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｆａｃｔｏｒｉｅｓ ａｎｄ ｍｉｎｅｓ．ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆａｏｎｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ，ｓａｓｈａ姗ｏｎｉｃｅｌｌｍｉｎａｔｉｏｎｎａｎｎｏｎｌｃｉｎｆａｃｔｏｒｉｅｓ ａｎｄ ｍｉｎｅｓ，ａｓ ｗｅｌｌｇｅｎｅｒａｌ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｏｎｃｏｍｍａｎｄ ｏｆｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ，ａ ｈｉｇｈ ａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｆｌｉｔｅｒ ｗｉｔｈｓｌｎｇＪｅ １ｎＪｅｃｔｉｏｎ ＰｒｏＶＩｄｅｓａｃｉｒｃｕｉｔ（ＨＡＰＦＳＩＣ）ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎ ｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｉｔｓｉｎｊｅｃｔｉｏｎｂｒａｎｃｈｌｏｗ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｃｈａｎｎｅｌ ｆｏｒ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｗｈｉｃｈ ｉｎｓｕｌａｔｅｓ ｎｅｔｗｏｒｋ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｓ ｔｈａｔｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｓ ｃｅｒｔａｉｎ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ．Ｔｈｅ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｆｌｏｗ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ１ｎｊｅｃｔｉｏｎ ｂｒａｎｃｈ ｗｉｌｌ ｆｌｏｗｉｎｔｏ ｔｈｅ ｓｅｒｉｅｓ ＬＣｎｅｔｗｏｒｋ ｒｅｓｏｎａｔｉｎｇ ｉｎ如ｎｄａｍｅｎｔａｌｔｒｅｑｕｅｎｃｙ，ｓ０ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｏｆ ＨＡＰＦＳＩＣ ｗｉｔｈ ｓｍａｌｌｅｒ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｓ ｎｅｅｄｅｄ ａｎｄ ｉｔ ａｌｓｏ ｈａｓ ｃｅｒｔａｉｎ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｔａｔｉｃ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆａｒｅＨＡＰＦＳＩＣ，ａ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｉｓ ｔｈｅｎ ｓｅｔ ｕｐ．Ｄｅｅｐ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍａｄｅｏｎｌｔｓｔｏｐｏｌｏｇｙ，ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｕｔｐｕｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｌｉｔｔｌｅｇｒｉｄ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌａｒｅｔｈａｔｎｏｔｈｅ ａｃｔｌＶｅｐａｒｔ ｏｆ ｄｅｖｉｃｅ ｕｎｄｅｒｔａｋｅｓｃｕｒｒｅｎｔｖｏｌｔａｇｅ，ｔｈｅｒｅ ｉｓＩｕｎｄａｍｅｎｔａＩｉｓ ｓｍａｌｌｆｌｏｗｉｎｇ，ｔｈｅ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｓ ｓｍａｌｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔＩＶ
博ｌ。学化论义Ｔｏ ｄｅｔｅｃｔ ｔｈｅ ｄｉ ｓｔｏｒｔｅｄ ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎ ｇｒｉｄ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ａｎｄ ｉｎ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｏｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｉｇｎａｌｔｏｆｏｒａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｆｉｌｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ’Ｓａｃｃｕｒａｔｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒａｓｆｉｌｔｅｒ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｐｒｏｂｌｅｍｓｃｕｒｒｅｎｔ’８ｓｌｏｗ ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｖｏｌｔａｇｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌａｒｅｍｕｔａｔｉｏｎ ｉｎ ａｃｔｕａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．Ｂｙ ｔｈｅ ｐｒｅｍｉｓｅ ｏｆ ｍｅｅｔｉｎｇ ｔｈｅｄｅｍａｎｄｓ ｏｆ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｆｉｌｔｅｒ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ａｎ ａｄａｐｔｉｖｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｔｒａｃｋｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｃｕｒｒｅｎｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｖｉｓｉｏｎ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｕｓｅｓｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｐｒｏｎｙ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄＮ ｉｎｄｅｘＰｏｒｔｆｏｌｉｏ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓ ｗｉｔｈ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ，ｐｈａｓｅ ａｎｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄａｔａｓｅｑｕｅｎｃｅ ｗｉｔｈｔｏ ａｐｐｒｏａｃｈ ａｓａｍｐｌｉｎｇａｄａｐｔｉｖｅｅｑｕａｌｔｏｉｎｔｅｒｖａｌＬ，ａｎｄａｄｏｐｔｓＬＭＳ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆａｄｊ ｕｓｔｍｅｎｔａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ ｍａｔｒｉｘ ｉｎ ｅｘｔｅｎｄｅｄＰｒｏｎｙ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｏｆ ｌｏｗ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｎｌｙ ｎｅｅｄ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ，ａｎｄ ｔｏ ｉｎ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｓｈｏｒｔｅｒ ｔｈａｎａ ａｃｅｒｔａｉｎ ｄｅｇｒｅｅ ｉｔ ｒｅａｌｉｚｅｓ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｌｏａｄ ｃｈａｎｇｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｃｙｃｌｅ．ｏｆ ａｃｔｉｖｅＴｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｐｅｅｄ ａｎｄｐｏｗｅｒ ｆｉｌｔｅｒ ｗｉｌｌｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ’Ｓａｈａｒｍｏｎｉｃｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ，ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ＨＡＰＦＳＩＣ ｉｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｏｆ ｐｏｗｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ ｗｉｔｈ ｎａｔｕｒａｌ ｃｈａｎｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｕｓｉｎｇｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｈａｓ ｖｅｒｙ ｏｂｖｉｏｕｓ ａｄｖａｎｔａｇｅ．Ｂｕｔ ｉｎ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ’Ｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃａｎｏｎｌｙ ｓｗｉｔｃｈｏｎｂｏｔｈｓｉｄｅｓ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ，ａｎｄ ｉｔ ｃａｎ’ｔ ｔｒａｃｋ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎｐｕｔ ｓｉｇｎａｌ ｗｉｔｈｏｕｔ ｓｔａｔｉｃ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ．Ｓｏ ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆ ｓｌｏｗａｃｕｒｒｅｎｔｃｈａｎｇｉｎｇ（ｏｐｐｏｓｅａｓｔｏｐｏｗｅｒｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｃｙｃｌｅ）ａｎｄ ｐｅｒｉｏｄｉｃｉｔｙ ｆｏｒｍｏｓｔｌｏａｄｓ（ｓｕｃｈｒｅｃｔｉｆｉｅｒｓ，ｍｏｔｏｒ， ａｄｖａｎｃｅｄ ｓｌｉｄｉｎｇｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ），ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｍｏｄｅ ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｂａｓｅｄｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｐｅｅｄｏｎａｎｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒ０１．Ｉｔ ｃｏｍｂｉｎｅｓ ｆａｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ ｔｈｅｅｒｒｏｒｓｌｉｄｉｎｇｍｏｄｅｖａｒｉａｂｌｅｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｆｉｅｓａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｔｈｅａｎｄｎｏｎ―ｓｔｅａｄｙ―ｓｔａｔｅｏｆ ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｉｔｎｏｔｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｃｃｕｒａｃｙ，ａｎｄ ｗｉｌｌｉｔ ｉｓ ｖｅｒｙ ｓｕｉｔａｂｌｅｍａｋｅ ｏｂｖｉｏｕｓ ｈｉｇｈ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃａｎｓｗｉｔｃｈ ｂｕｒｒ，ｔｈｕｓｆｏｒＨＡＰＦＳＩＣ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄｆｕｌｌｙ ｍｅｅｔ ｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ ｉｎ ｆａｃｔｏｒｉｅｓ ａｎｄ ｍｉｎｅｓ． Ｆｉｎａｌｌｙ，ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅｏｒｙ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｆｉｌｔｅｒ ｉｎ ｓｏｍｅ ｆａｃｔｏｒｉｅｓ ｉｎ Ｊｉａｎｇｘｉ，ａｎｄ ｉｎ ｏｒｄｅｒｔｏｍｉｎｉｍｉｚｅ ｔｈｅｃｏｓｔｓｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ ｏｆ ｆｉｌｔｅｒ ｄｅｖｉｃｅ，ａ ＨＡＰＦＳＩＣ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｓｕｉｔｉｎｇ ｆｏｒ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅ ｕｓｅｆｕｌａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｐｒｏｍｏｔｉｏｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｈｕｎｔ ａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｆｉｌｔｅｒ．Ｉｔ ｍａｋｅｓｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎｏｎｄｅｔａｉｌｅｄｐａｒａｍｅｔｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ，ｄｅｖｉｃｅ’ＳｐｒａｃｔｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶ
人肋：午；卜入，℃仃源ｌＵ／Ｊ滤波器的理论彬ｆ亢及－Ｉ一程Ｊ越用ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｖａｒｉｏｕｓ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ＨＡＰＦＳＩＣ’Ｓ ｍａｉｎ ｃｉｒｃｕｉｔ．Ｉｔ ｉｓ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｅｓｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆＨＡＰＦＳＩＣ ｉｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｉｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｐｕｔ ｉｎｔｏ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｏｍｅ ｆａｃｔｏｒｉｅｓ ａｎｄ ｓｈｏｗｓｇｏｏｄ ｅｆｆｅｃｔ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：Ｐｏｗｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ；Ａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒ ｆｉｌｔｅｒ；Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｐｒｏｎｙ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｖａｒｉａｂｌｅｍｅｔｈｏｄ；ＬＭＳ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ；Ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒａｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ；Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌ；Ｖｌ
博一Ｉ：学位论文目录学位论文原创性声明和学位论文版权使用授权书……………………………………………Ｉ 摘 要……………………………………………………………………………………．ＩＩＡｂｓｔｒａｃｔ…．．…．．．…………．…．．．…．．．．．．．．…．……．…．．…．．．…………．．．……………．．．……．．……．．．．．ＩＶ插图索引……………………………………………………………………………Ｘ附表索引…………………………………………………………………………………………………ＸＩＩＩ 第１章绪论……………………………………………………………………．１１．１谐波研究的背景……………………………………………………………………………１ １．１．１谐波的产生及危害…………………………………………………………１ １．１．２电能质量和谐波标准………………………………………………………………３１．１．３电能质量控制技术和谐波抑制措施…………………………………６ １．２有源电力滤波器的关键问题研究现状综述………………………………．７１．２．１有源电力滤波器的主电路类型和拓扑结构……………………………．．８１．２．２有源电力滤波器谐波电流的检测方法………………………………．１０ １．２．３有源电力滤波器的控制方法………………………………………．．１３ １．３课题研究背景、主要内容与章节安排…………………………………．１５ 第２章大功率单独注入式有源电力滤波器及其特性分析………………………．１ ８２．１理论基础…………………………………………………………………………１８２．１．１有源滤波器的工作原理………………………………………………１８ ２．１．２电源与非线性负载的能量交换机理………………………………．．１９ ２．２大功率单独注入式有源电力滤波器的结构……………………………．．２０ ２．２．１典型的并联有源滤波器拓扑结构…………………………………．．２０ ２．２．２厂矿企业配电网的供电特性…………………………………………２２ ２．２．３大功率单独注入式有源电力滤波器的拓扑结构及特点……………２３ ２．２．４等效结构图和原理分析……………………………………………．．２４ ２．３大功率单独注入式有源电力滤波器的主要特性分析…………………．．２７２．３．１补偿特性分析………………………………………………………………．．２７ ２．３．２控制策略分析………。……………………………………………………３０ ２．４本章小结………………………………………………………………………．．３６ 第３章自适应频率跟踪的谐波电流分频检测…………………………………．．３７３．１理论基础……………………………………………………………………………………３８ ３．１．１傅立叶级数………………………………………………………………３８ＶｌＩ
大功率注入式自．源电力滤波器的理论研究及丁程应用３．１．２频域滤波原理……………………………………………………………３９３．２基于改进扩展普罗尼谱估计的跟踪电流检测…………………………．．４１ ３．２．１扩展普罗尼谱估计法………………………………………………．．４１ ３．２．２自适应频率跟踪的电流分频检测……………………………………４２ ３．３检测算法仿真与分析………………………………………………………４７３．３．１仿真与分析一……………………………………………………………．．４７ ３．３．２仿真与分析二………………………………………………………………．．４８３．４本章小结…………………………………………………………………．５１ 第４章新型有源电力滤波器电流跟踪控制………………………………………５２ ４．１有源滤波器的控制原理……………………………………………………５２ ４．１．１有源滤波器控制系统的结构图……………………………………．．５２ ４．１．２单独注入式有源电力滤波器建模……………………………………５３ ４．２新型有源滤波器电流跟踪控制分析……………………………………．．５８ ４．２．１新型有源滤波器电流跟踪控制………………………………………．．５８ ４．２．２影响有源滤波器控制的因素分析……………………………………６０４’．３重复预测控制算法……………………………………………………………．６６４．４改进离散准滑模变结构控制算法………………………………………．．７０ ４．５仿真分析与实验验证……………………………………………………．．７３４．６本章小结………………………………………………………………………．７７ 第５章大功率单独注入式有源滤波器系统工程实现技术………………………………７９ ５．１项目背景与方案选择…………………………………………………………………７９ ５．２整体结构设计……………………………………………………………………８０５．２．１大功率单独注入式有源滤波器系统方案………………………。…．８０ ５．２．２大功率单独注入式有源滤波装置系统……………………………．．８１ ５．２．３信息管理系统…………………………………………………………９９５．２．４整体性能仿真……………………………一……………………………１００ ５．３系统的工程应用………………………………………………………………………．．１０５５．３．１高压开关柜、无源支路和隔离变压器……………………………１０６５．３．２有源逆变屏………………………………………………………………１０７５．３．３有源输出屏…………………………………………………………１１０ ５．３．４应用效果……………………………………………………………．．１１０５．４本章小结………………………………………………………………．．１ １ ｌ结论……………………………………………………………………………………………………．１１ ２参考文献………………………………………………一…………………………．１１ ５致 谢………………………………………………………………一…………………………………．１ ２８ＶＩＩ！
博Ｉｊ！学｛讧论艾附录Ａ攻读博士学位期间从事的科研项目及科研成果………………………ｌ ２９
人功：爷ｊ‘ｉ－入Ｊ℃ｆＪ源ＩＵ，Ｊ滤波：｝：｝的艘论ｔ，ｆｆＳ［歧ｒ狸啦用插图索引图 图 图 图．１ ．２ ．３ ―４ＡＰＦ的拓扑结构类型………………………………………………………………………．．８ 单独串联型有源电力滤波器……………………………………………………．．９ 单独并联型有源电力滤波器………………………．．：……………………………９ ＡＰＦ的谐波电流检测方法…………………………………………………………．１１ ＡＰＦ的控制方法……………………………………………………………．１３ 并联型有源滤波器系统构成………………………………………………．１８ ＳＨＡＰＦ结构示意图…………………………………………………………………………２１ ＲＩＴＨＡＦ结构示意图………………………………………………………………………．２１ＡＰＦＳＩＣ结构示意图………………………………………………………………………．．２ ｌ１０ＫＶ图１．５ 图２．１图２．２图２．３ 图２―４图２．５图２．６ 图２．７ 图２．８ 图２－９１段电解部分进线图……………………………………………………………．２２ＨＡＰＦＳＩＣ的系统结构…………………………………………………………２３ ＨＡＰＦＳＩＣ的结构简化图……………………………………………………．２４ ＨＡＰＦＳＩＣ单相等效电路图……………………………………………………………２４ ＨＡＰＦＳＩＣ谐波域单相等效电路图……………………………………………………２４ ＨＡＰＦＳＩＣ谐波域单相等效简化电路图……………………………………２５ ＡＰＦＳＩＣ系统简化电路图………………………………………………………………．．２６图２．１０图２．１ｌ图２．１２电网阻抗Ｚｓ对ＨＡＰＦＳＩＣ和无源滤波器谐波电流抑制能力的影响……．．２８ 图２―１３电网阻抗Ｚｓ对ＨＡＰＦＳＩＣ和无源滤波器谐波电压抑制能力的影响……．２８ 图２．１４注入电容ＺＦ对ＨＡＰＦＳＩＣ和无源滤波器谐波电流抑制能力的影响………２９ 图２．１５注入电容ＺＦ对ＨＡＰＦＳＩＣ和无源滤波器谐波电压抑制能力的影响……．２９ 图２．１６系统谐波域单相等效电路图………………………………………………３０ 图２．１７系统谐波域单相等效电路图…………………………………………………３ｌ 图２．１８系统谐波域单相等效电路图………………………………………………………．．３２ 图２．１９系统谐波域单相等效电路图……………………………………………………．３３ 图３．１周期信号的采样………………………………………………………………………………．．３９ 图３．２预期的幅频响应曲线………………………………………………………………４０ 图３．３预期的相频响应曲线………………………………………………………………４０ 图３．４基于扩展普罗尼谱估计法的自适应调整的原理框图……………………………．４３ 图３．５ Ｎ＝２时的ｓ面………………………………………………………………………………～４５ 图３－６频率变化电网基波电流检测结果………………………………………………………．．４９ 图３―７负载基波电流突变基波检测结果…………………………………………………５０Ｘ
图３．８算法对３次谐波电流的检测结果……………………………………………．５ｌ图４．１ ＡＰＦ控制系统结构……………………………………………………………．５３ 图４．２ ＡＰＦＳＩＣ中电压型逆变器等效丌关电路………………………………………………．．５５ 图４―３ ＡＰＦＳＩＣ的Ａ相等效电路图……………………………………………………５５图４―４简化的ＨＡＰＦＳＩＣ等效开关电路…………………………………………………………５６ 图４．５新型有源滤波器电流跟踪控制的实现框图…………………………………５９图４―６ＡＰＦＳＩＣ系统输出简化图……………………………………………………．６０图４．７ ＡＰＦＳＩＣ系统输出波特图……………………………………………………．６ｌ图４．８逆变器Ａ相桥臂………………………………………………………………６２图４．９死区效应波形示意图…………………………………………………………………．．６２ 图４．１０逆变器输出等效误差电压与输出电流的关系…………………………………６３ 图４．１ｌ误差方波幅频谱图…………………………………………………………………………．６４ 图４．１２ ５次谐波输出向量图……………………………………………………………………．６４图４．１３离散化控制信号图……………………………………………………………６５图４．１４重复控制系统…………………………………………………………………………６６图４． 图４． 图４． 图４．重复预测控制…………………………………………………………………………………６８ 系统的电流闭环控制框图…………………………………………………………６９ 死区为４／，ｔｓ时，ＰＷＭ波死区的仿真波形图……………………………………６９死区为２０，ｕｓ时，ＰＷＭ波死区仿真波形图………………………………．．７０图４．１９装置加入减小延时措施前后波形对比图…………………………………７０图４．２０电流对比波形……………………………………………………………………………７５ 图４．２ｌ开关毛刺在三种控制下的频谱分布比较图………………………………………．．７５图４．２２ＨＡＰＦＳＩＣ实验装置和整流负荷柜………………………………………．．７７图４．２３实验波形…………………………………………………………………一７７图５．１非线性负载情况………………………………………………………………………………７９ 图５．２ ＨＡＰＦＳＩＣ系统示意图…………………………………………………………．８０图５．３单独注入式有源电力滤波装置构成………………………………………．．８ｌ 图５．４单独注入式有源滤波器的谐波和基波无功电流补偿原理………………．．８４图５．５最优隶属函数…………………………………………………………………………………．．８５图５－６输出纹波滤波器的基本类型………………………………………………．．８６ 图５．７输出滤波器与逆变器的连接………………………………………………．．８６ 图５．８输出滤波器简化的单相等效电路图…………………………………………８６ 图５－９开关纹波滤波器滤波效果的仿真…………………………………………．８７ 图５．１０大功率逆变器的层状母联结构……………………………………………８９图５．１１ ＩＧＢＴ缓冲吸收电路的等效电路图…………………………………………８９
人ｊＪＪ串沣入－匕仃源ｆＵ力滤波擀的理论ｆｌＪＩ＝彳Ｅ及下程Ｊ越用图５―１２死区生成电路原理图…………………………………………………………９０ 图５．１３仿真硬件死区波形图…………………………………………………………．９０图５．１４ 图５．１５ 图５．１６ ＰＷＭ调制（ｉａ＜Ｏ）………………………………………………………………………．９１ＩＰＭ驱动电路……………………………………………………………………………．９２ ＰＷＭ调制失败……………………………………………………………………………一９３图５．１７注入支路单相电路图……………………………………………………………………．９４图５．１ ８系统反向整流电路………………………………………………………………．９６ 图５．１ ９仿真结果图……………………………………………………………………………………．９６图５―２０单独注入式有源滤波器直流侧电容电压的控制框图……………………９７ 图５．２１谐波分析子系统硬件结构图………………………………………………９９ 图５．２２谐波分析子系统功能模块组成图…………………………………………９９ 图５．２３电网谐波分析软件的主界面………………………………………………９９图５－２４ＨＡＰＦＳＩＣ的整体仿真图……………………………………………………１００图５．２５工况ｌ补偿前母线电流……………………………………………………………ｌＯｌ图５．２６工况１补偿后母线电流…………………………………………………．１０ｌ图５－２７工况２补偿前母线电流…………………………………………………………．１０２图５―２８工况２补偿后母线电流…………………………………………………．．１０２图５－２９工况３补偿前母线电流………………………………………………………………一１０３图５．３０工况３补偿后母线电流……………………………………………………．１０３图５．３ｌ工况４补偿前母线电流……………………………………………………………１０４ 图５．３２工况４补偿后母线电流……………………………………………………………１０４图５．３３投入１１次和１３次无源支路时的情况…………………………………．．１０５ 图５．３４无源和注入共三条支路都投入时的情况………………………………．１０５ 图５．３５有源滤波装置应用系统和现场电缆连接图……………………………．．１０６ 图５．３６高压开关柜、无源支路和隔离变压器…………………………………一１０７ 图５．３７基于智能ＩＰＭ模块的电压型逆变………………………………………一１０７ 图５．３８基于双ＤＳＰ的下位机控制器……………………………………………１０７ 图５．３９双ＤＳＰ的数字化控制方案………………………………………………１０８图５．４０主程序（ＴＭＳ３２０Ｆ２４０７）流程图………………………………………………………．１ ０９ 图５．４１主程序（ＴＭＳ３２０ＶＣ３３）流程图……………………………………………………．．１０９图５．４２通信中断服务程序流程图………………………………………………１０９ 图５．４３通信数据发送格式………………………………………………………．．１１０图５．４４有源输出屏内部图………………………………………………………………．１１ ０图５．４５ ＨＡＰＦＳＩＣ装置系统的现场图…………………………………………………．１１ ０ 图５．４６ＨＡＰＦＳＩＣ投入前后数据采集软件截图…………………………………．．１１ｌＸＩＩ
表１．３主要的谐波治理措施…………………………………………………………．７表２．１四种控制方式特点的比较…………………………………………………３４表２―２ＡＰＦＳＩＣ的相关参数……………………………ｏ…………………………３４表２．３四种控制策略在电网参数波动时对ＨＡＰＦＳＩＣ性能影响的仿真图………．３５ 表３．１基于扩展普罗尼谱估计的自适应频率跟踪的电流分频检测结果…………４８ 表３．２基于ＦＦＴ的电流信号分析结果………………………………………………４８表４．１有源滤波器建模方法………………………………………………………．．５４ 表４．２新型有源滤波器电流跟踪控制……………………………………………．．５９表４．３ ＩＧＢＴ开关次数的统计数据…………………………………………………．．７５表４．４各次谐波电流的频谱数据误差……………………………………………．７６表５―１模糊规则参考表………………………………………………………………………．９８
博二Ｉ：学位论文第１章绪论随着现代工业技术的发展，电力系统中非线性负荷大量增加，各种非线性和 时变性电子装置大规模地应用，导致了配电网中电压和电流波形的严重失真，从 而取代了传统的变压器等铁磁材料的非线性引起的谐波，成为最主要的谐波源， 其负面效应是电能质量的下降，同时严重影响着供、用电设备的安全经济运行， 使供电和用电企业造成了巨大的经济损失【ｌｌ，据《中国电力》报道，我国仅由电 能质量问题造成的年电能损失就高达４００多亿元，而世界范围内电力市场改革的 目标在于提高电力生产与运行的效率，提供更加完善的电力系统辅助服务，以提 高电力系统的安全与稳定，加强电力系统的可靠性，并保证较高的电能质量。因 此世界各国已经十分重视电能质量的管理，其中谐波治理是电能质量问题的核心 内容之一，也是现代电力生产发展的迫切要求。而有源电力滤波器（ＡｃｔｉｖｅＰｏｗｅｒＦｉｌｔｅｒ～ＡＰＦ）由于具有高度可控性和快速响应性，能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，因而受到广泛的重视，成为目前国内外供电系统谐波抑制研究的 热点。 本章从电能质量和谐波研究的背景出发，探讨了谐波治理的主要措施，阐述 了有源滤波技术的发展概况和研究现状，最后介绍了本论文选题的背景及各章节 的主要内容。１．１谐波研究的背景１．１．１谐波的产生及危害在理想的交流供电系统中，电源以单一恒定频率（５０Ｈｚ或６０Ｈｚ）的正弦变 化规律向电网供电，电网可以近似为一个线性时不变系统，系统中各点的电流和 电压都随着时间推移严格按照单一恒定供电频率的正弦规律变化。但是随着电力 电子技术的发展，大量的电力电子变流装置和各种非线性负载的比重不断增加， 引起电力系统中的电流和电压波形产生畸变。从频域的角度来看，在这些畸变的 电流和电压波形中，不仅仅包含与供电电源同频率的正弦量，而且出现了一系列 的频率为基波整数倍的正弦分量，这一系列的正弦分量统称为谐波【２弓】。 电力系统的波形畸变并不是个新现象，早在１８世纪和１９世纪，几位数学家， 特别是Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｊ．Ｂ．Ｊ．就为谐波的分析奠定了基础。在２０世纪２０年代和３０年代 的德国，研究者由静止汞弧变流器引起的波形畸变提出了电力系统谐波的概念， 当时最有影响的是Ｒｉｓｓｉｋ Ｈ．所著的《Ｔｈｅ Ｍｅｒｃｕｒｙ Ａｒｃ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ））【４１，另一 大功率注入式有源电力滤波器的理论研究及Ｔ程应用篇有关静止变流器产生谐波的经典论文是Ｒｅａｄ Ｊ．Ｃ．在１ ９４５年发表的《ＴｈｅＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆＲｅｃｔｉｆｉｅｒａｎｄ ＣｏｎｖｅｒｔｅｒＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ））川。２０世纪５０年代和６０年代高压直流输电技术的发展，推进了变流器谐波问题的研究，在这一 时期发表了大量的论文，Ｋｉｍｂａｒｋ Ｅ．Ｗ．在其著作（（ＤｉｒｅｃｔＣｕｒｒｅｎｔＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ））［６１中对此进行了总结，该书包括了电力系统谐波方面６０篇以上的参考文献。７０年 代以后，国际上多次召开了有关谐波问题的学术会议，其中从１９８４年开始，每两 年召开一次的电力系统谐波国际会议（ＩＣＨＰＳ）极大地推动了谐波领域的研究和 交流，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标 淮和规定，同时对谐波治理问题的研究也蓬勃发展起来。 我国对谐波问题的研究起步较晚，吴竞昌等１９８８年出版的《电力系统谐波》 【７】一书是我国有关谐波问题早期较有影响的著作。随后，许克明等也于１９９１年出 版了《电力系统高次谐波》ｉｓ］，张一中等１９９２’年出版了《电力谐波》１９Ｊ，夏道止 等１９９４年出版了《高压直流输电系统的谐波分析及滤波》Ｉｌ…，林海雪等１９９８年 出版了《电力网中的谐波》１１１］，这些著作都对人们认识和研究谐波作出了很大的 贡献。１９９８年，王兆安等出版的《谐波抑制和无功功率补偿》【ｌ】是国内迄今为止 较为全面的介绍谐波分析和治理方法的著作，特别是其中关于有源滤波器的分析 和阐述，被国内许多研究者广泛引用和参考。近些年来，国内期刊和有关会议上 发表的谐波相关问题的研究论文也非常多，谐波问题已经成为研究热点。因此可 以说，我国对谐波问题的研究起步于８０年代，在整个９０年代有了长足的发展， 与国外研究水平的差距正在不断减小。 现在在电力系统引起波形畸变的谐波源是多种多样的，当电力系统向非线性 设备供电时，这些设备在传递（如变压器）、变换（如交／直流换流器）、吸收（如 电弧炉）系统电源所供给的基波能量的同时，又把部分基波能量转换为谐波能量， 反注入系统，使电力系统的正弦波形发生畸变，电能质量降低，一般认为其主要 原因在以下三个方面：一是发电源质量不高产生谐波；二是输配电系统产生谐波； 三是用电设备产生的谐波。这些谐波功率不仅会消耗系统和设备本身的无功功率 储备，影响到电力网和电气设备的安全、经济运行，还会危及广大用户的正常用 电和生产。许多资料都对国内外谐波的影响进行了相关介绍：日本九家电力公司 曾调查高次谐波造成配电设备损坏的事故，调查结果显示６年中损坏了４４台设备， 其中包括电力电容器３０台，变压器４台，电抗器４台【１２】；在北美一家化工厂因 偶次谐波谐振造成５次滤波器的损坏，文献［１３】从工程的角度对此进行了报导和 分析；广东韶关钢铁厂的１０吨电弧炉投产不到１年，该厂６ＫＶ母线上的电容器 有１７３台因鼓肚和放跑而退出运行；受遵义铁合金厂电弧炉影响，贵州铝厂的大 容量电容器组中的３次谐波电流放大了２２倍，很快全部损坏：陕西电气化铁路投 运后，陕西电网安康变电所１０ＫＶ母线的５次谐波电压高达８．１ ９．６％，使用户感２ 博－１ｊ学位论文应电动机损坏率明显上升；电气化铁路产生的谐波和负序电流也使山西大同化工 厂主变温升增高【１４ｌ；据不完全统计，电气化铁路投运近１０年来，由于谐波问题 曾引起多次２００ＭＷ发电机跳闸，导致山西、河南、贵州等省发生大面积停电或 系统解列，直接经济损失达１０亿元以上，可见电力系统谐波目前已成为影响电能 质量的公害。 总体来说，电力系统谐波的危害主要表现在以下方面：（１）通过电力电容器 引起谐波放大，导致电容器过载并损坏电容器；（２）增加旋转电机的损耗；（３） 增加输电线路的损耗，缩短输电路线使用寿命；（４）增加变压器的损耗；（５）造 成继电保护、自动装置工作紊乱；（６）引起电力测量的误差；（７）干扰通讯线路、 通讯设备的正常工作；（８）延缓电弧熄灭，导致断路器断弧困难，影响断流能力： （９）对其它设备造成影响，如导致功率开关器件控制装置误动作、影响互感器的 测量精度等Ｉｌ弘１６Ｊ。 而现今在以计算机技术和功率半导体制造技术为基础和先导的条件下，开关 器件功率处理能力和切换速度有了显著提高，电力电子装置的工业市场和应用领 域正在不断扩大。美国ＩＥＥＥ学会估计，伴随着电力电子技术的发展，非线性用 电负荷在９０年代中后期要上升到１９９２年的４＂－＇５倍。英国有学者认为，自６０年 代以来，由于电力电子技术的发展，若不进行有效的谐波控制，在８０年代末，英 国的供电电压畸变率可能高达１０％。现今在高技术的电力电子领域中，换流装置 （首要的谐波污染源，占谐波源总数的６６％）占核心位置，在日本，这种装置在 ２０００年的普及率和增长率为１ ９８７年的２．５倍，谐波电流和电力系统容量的比例 上升到１９９０年的２倍左右。也有专家统计，目前我国电能的３０％左右是经过各 类功率变换后供用户使用的。由于电力电子装置都为可变结构非线性电力负荷， 工作于非线性状态，一方面在高效利用电能的同时也向电网注入大量的非线性电 流，给公共电网的电能质量带来了隐患；另一方面，各类家用电器层出不穷，精 密仪器设备发展迅猛，信息时代已经到来，越来越多的电气用户对取用的电能形 态和功率流动的控制与处理提出了新的要求。这样一来，越来越严重的谐波污染 与越来越高的电能质量要求形成了一对日趋尖锐的矛盾。１．１．２电能质量和谐波标准电力电子和电能质量在各自领域都取得进展的同时，两者不可避免地联系到 一起。过去２０年中利用电力电子装置的能量转换系统取得了飞速发展，这使得“电 能质量”成为电力工程的主要领域。有关电能质量这一专业术语，在很多文献中都 有提及１１７。２¨。现在ＩＥＥＥ标准化协调委员会已正式采用了“ｐｏｗｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ”（电能质 量）这一术语。关于电能质量的含义，有些专家认为“电能质量一般是指电压或电 流的幅值、频率、波形等参量距规定值的偏差”【ｌ９１。也有学者认为电能质量问题 大功牢注入式有源电力滤波器的理论研究及Ｔ程应用是“任何明显引起电压、电流或频率偏移并由此导致用户装置故障或误动作的电能 问题”【２们。ＩＥＣ（１０００．２．２／４）标准将电能质量定义“供电装置正常工作情况下不中 断和干扰用户使用电力的物理特性”【１１】。ＩＥＥＥＳｔｄ．１ １００．１ ９９９将“电能质量”定义为 “满足电子装置的运行条件，并能够以一种与主布线系统及其它相关装置相协调的 方式驱动、保护电子装置”１２¨。虽然由于角度的不同，对于电能质量的定义也不 尽相同，但是从这些对电能质量的定义可以看出，一般电能质量所包含的内容主 要可以有以下三个方面：供电电压和频率的偏差；电压和电流的波形；供电连续性。目前由于大功率的非线性、冲击性和不对称负载接入电网，使电能质量下降 易出现以下几种情况：不控整流等情况引起的大量谐波污染，其中很多负载电流 的总谐波含量（ＴｏｔａｌＨａｒｍｏｎｉｃＤｉｓｔｏｒｔｉｏｎ，ＴＨＤ）远超过标准；由电流谐波引起的电压畸变；电力传输过程中引起的无功电流；单相负载引起的三相不平衡，使 电网中存在负序与零序电流；电机等负载的起动状态易引起电源电压的突降、闪 变及波动等情况【２２之５１，严重影响了我国国民经济的安全、高效运行和人民生活质 量。为此在一方面加强输电系统的电网传输效果和安全性以及保证配电系统的可 靠性的同时，另一方面，应该抑制或消除各种对电网电能的污染。１９８２年国际电工委员会（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｌｅｃｔｒｏ ｔｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ简写为ＩＥＣ）第一次指定了通用电器设备产生谐波的限制标准，即ＩＥＣ．５５【２引，并在其后 的执行过程中修订完善，目前已经被世界许多国家承认和接受，在欧、美等发达 国家已经成为强行执行的标准。１９９３年美国电气与工程协会（ＩＥＥＥ）进一步完善 了ＩＥＣ．５５标准，并在其基础上补充了对高压、大功率用电负荷产生谐波的限制标 准，这就是ＩＥＥＥ／ＡＮＳＩＳｔａｎｄａｒｄ５１９【２。７】谐波限制标准。我国国家技术监督局从１９９０年至２０００年制定并颁布了五个电能质量标准，该标准的正式颁发标志着我国在这 方面已走上了标准化道路，电能质量国家标准摘要【２８】如表１．１所示。４ 博士学位论文ＧＢｌ２３２５．９０供电电压允许偏差１．３５ＫＶ及以上正负偏差绝对值之和 不超过１０％ ２．１０ＫＶ及以Ｆ三相供电为４－７％ ３．２２０ＫＶ单相供电为＋７％～一１０％衡量点为供用电 产权分界处或电能计量点ＧＢｌ２３２６．９０电压允许波动 和闪变电压波动：１．１０ＫＶ及以下２．５％ ２．３５～１１０ＫＶ ２．Ｏ％ ３．２２０ＫＶ及以上１．６％衡量点为公共连 接点，取实测９５ ％概率值闪变：对照明要求较高的０．４％（推荐 值），一般照明负荷０．６％（推荐值）ＧＢ／Ｔ１４５４９－９３公用电网谐波各级电压谐波限值（％）电衡量点为公共连 偶次 接点，取实测９５ ％概率值压ＴＨＤ奇次（ＫＶ） Ｏ．３８ ６．１０ ３５．４４１ １０ ５ ４ ３ ２ ４．０ ２．Ｏ １．６ １．２ Ｏ．８３．２ ２．４ １．６ＧＢ／Ｔ１５５４３－９５负序电压系１．正常允许２％，短时不超过４％１．各级电压要求一 样 ２．衡量点为公共连 接点，取实测９５ ％概率值或日累 计超标不超过 ７２ｍｉｎ。且每３０ｍｉｎ 中超标不超过５ｍｉｎ数（三相电压２．每个用户一般不得超过１．３％ 允许不平衡 度）ＧＢ／Ｔ１５９４５．９５电力系统频率 允许偏差正常允许４－０．２Ｈｚ，根据系统容量放宽 Ｎ４－０．５Ｈｚ用户冲击引起的频率变动 一般不得超过：０．２Ｈｚ其中管理谐波国际技术标准的机构是国际电工委员会ＩＥＣ。ＩＥＣ陆续出版了ＩＥＣ ６１ ０００电磁兼容系列标准和技术报告，其中涉及中高压电网谐波及其限值的是文献【３ １】。ＩＥＣ明确指出，为促进国际一致化，参加ＩＥＣ的国家应最大限度的５ 大功牢注入式有源电力滤波器的理论研究及工程应用把ＩＥＣ国际标准转化为其国家标准和地区标准。由于国际大电网会议３６学术委 员会（电力系统电磁兼容）把电能质量控制也列入了电磁兼容的范畴，因此，从 １９９８年开始，我国发布的电磁兼容（ＥＭＣ）标准中有二三十项取自（等同或等效） 国际电工委员会ＩＥＣ近年来颁布的ＩＥＣ ６１０００系列标准文件‘３２１，具体情况如下表 １．２所示。表卜２ 已采用为国标的与谐波相关的ＩＥＣ ６１０００标准文件研究消除或降低电网中运行的电力电子装置所产生的谐波不但是贯彻执行国 家标准和对相关法规的技术支持，也是改善电网电能质量、提高电网运行效率， 维护电气设备的安全稳定运行的电气环境所迫切要求的。因此，谐波抑制技术的 研究是当前电工学科研究的热点之一。１．１．３电能质量控制技术和谐波抑制措施近十多年来，随着ＰＷＭ技术、大功率可关断器件的快速发展，以及高性能 数字控制技术的不断推出，电能质量的控制和管理技术得到了大量的研究和应用。 目前最具代表和影响的电能质量控制器主要包括：动态电压调节器、有源电力滤 波器、静止无功补偿器、统一电能质量管理器等。其中对电网中大量的非线性负 荷所产生的谐波，主要的治理措施主要有三种：一是受端治理，即从受到谐波影 响的设备或系统出发，提高它们抗谐波干扰能力；二是主动治理，即从谐波源本 身出发，使谐波源不产生谐波或降低谐波源产生的谐波；三是被动治理，即５＇１－ａｎ 滤波器，阻碍谐波源产生的谐波注入电网，或者阻碍电力系统的谐波流入负载端 １３３－３８１，具体见表１．３。６ 博｛二学位论文被动治理方法中采用无源滤波器虽然成本低廉、结构简单，但是滤波效果受 电网阻抗和自身参数变化影响较大，而且易与电网阻抗发生谐振；而有源滤波器 则克服了上述不足，能实现动态治理，具备多种补偿功能，可以对无功功率和负 序进行补偿等，虽然有源滤波器有很好的滤波性能，但是造价较高，特别是在变 电站或大型企业这样的高压大功率场合，难以得到应用。因此当今谐波治理的趋 势是发展ＡＰＦ与ＰＦ的混合型ＡＰＦ，既可克服ＡＰＦ容量要求大、成本高的缺点， 又可弥补ＰＦ的不足，同时还可以提供较大容量的无功功率，使整个滤波系统获 得良好的性能。１．２有源电力滤波器的关键问题研究现状综述谐波问题已经受到了越来越多的重视，有源电力滤波技术的研究和应用获得 了广泛关注并取得了很好的研究成果。有源电力滤波器主要是针对特定的非线性 负载用户进行谐波无功等分量的补偿。从有源电力滤波器的原理可以知道，由于 有源滤波器本身只提供谐波和无功电流，因此其容量一般根据用户的特性进行设 计，而一般的有源电力滤波器主要是针对某些谐波含量比较大的负载在电网的某 一个或一些点进行集中补偿，因此有源电力滤波器在电气化铁路、整流器、电弧 炉等工业电网以及大型建筑中得到了广泛的应用，并取得了良好的效果。由于一 些发达国家对于谐波问题的重视程度比较高，其研究和应用水平也比较高，目前 在美国、日本、德国等发达国家，有源滤波器在三相三线制工业电力系统中的应 用已经相当广泛，目前在美国、日本等发达工业国家有源电力滤波器己广泛用于 国民经济的各个生产部门，并且谐波补偿的次数逐步提高（典型值达２５次），单 机装置的容量也逐步提高（ＡＰＦ的最大容量可达５０ＭＶＡ），其应用领域正从补偿 用户自身的谐波向改善整个电力系统供电质量的方向发展。在我国，有源电力滤 波技术的理论研究在某些方面接近国际水平，但是在应用上与有些发达国家相比 还有待提高。一些高校、研究所与～些电力部门及企业进行了紧密的合作，使有 源电力滤波技术应用于工业电网，取得了很好的经济和社会效益。如华南理工大７ 大功率注入式有源电力滤波器的理论研究及丁程虑用学研制了混合型有源电力滤波器用于牵引变电站的谐波治理，该装置在减小滤波 器有源部分容量和技术实现上做了大量的工作，也取得了相当的成果，但依然有 一些技术需进一步研究并加以完善和改进，如其滤波效果和隔离基波电压的无源 网络阻抗在设计上存在一定困难等；西安交通大学提出了四重化变流器作为大容 量有源电力滤波器主电路的方法，该方法有效地解决了大容量和开关频率的矛盾， 但相对而言成本较高，在一些具体实现技术上也尚在进一步研究之中ｐ¨¨。 总的来讲，国内外关于有源电力滤波器的研究热点主要在新型的有源电力滤 波器拓扑、非正弦体系下谐波和无功的检测理论与方法、谐波及无功的更快速合 理的数字检测方法、有源电力滤波器的电流控制技术和有源电力滤波器的大容量 应用等问题。１．２．１有源电力滤波器的主电路类型和拓扑结构有源电力滤波器（ＡＰＦ）的主体是有源逆变器，按其类型可以分为电压型和电流 型两种。电压型ＡＰＦ的直流侧储能元件为大电容，损耗小，效率高，价格便宜， 而且可以采用多电压源逆变器连接的结构，适合于构成大容量ＡＰＦ。电流型ＡＰＦ 的直流侧储能元件为大电感，不存在直流端短路的危险，可靠性高、动态性能好； 但大电感体积大，价格昂贵，且直流侧总是有电流流过，耗能较大。就目前电力 电子元器件和电力电子技术的现状来说，直流侧储能元件用大电容比用大电感更 具现实意义。ｌ ９９７年，日本电气委员会发表了一项有关谐波抑制的调查报告。报 告显示，从实际投入的设备来看，主电路大多采用电压型的结构形式，基本上未 有采用电流型的主回路结构【４２１。综合考虑各种因素，本论文也选择使用电压型的 主电路结构，后续章节讨论的均是电压型ＡＰＦ，以后不再赘述。 有源电力滤波器技术发展到今天，已出现了多种拓扑结构，如图１．１所示。 有源滤波器根据其与系统连接的电路拓扑可具体分为单独（串并联）型有源电力 滤波器、混合型有源滤波器（有源滤波器和无源滤波器的结合）和多变流混合型滤波器。串联型ＡＰＦ的 拓扑结构一 一图１．１８～一 一 一 一 一 一ＡＰＦ的拓扑结构类型 博十学位论文１）单独串联型ＡＰＦ通过变压器串联于输电线路中，如图１．２所示，是一种基 本的ＡＰＦ形式之一，单独串联型ＡＰＦ的滤波器原理是跟踪谐波源电压中的谐波 分量，产生与之相反的谐波电压，从而隔离谐波源产生的谐波电压。有源装置容 量小，运行效率高，对电压型谐波源有较好补偿特性【４孓４６１。因此串联型ＡＰＦ一方 面用于改善系统的供电电压，为负载提供基波正弦供电电压，特别适用对电压很 敏感的负载；另一方面用于治理电压型谐波负载，如带电容滤波的整流器，避免 负载产生的谐波电压影响电网电压波形。但是串联型ＡＰＦ存在绝缘强度高、难以 适应线路故障条件以及不能进行无功功率动态补偿等缺点，且负载的基波电流全 都流过连接用的变压器，对变压器的容量要求非常苛刻，其工程实用性受到限制。 负载谐波含量较大时串联型ＡＰＦ装置容量也将很大，初期投资也很大。而单独并 联型有源电力滤波器是最早期的有源滤波装置，如图１．３所示，是Ａｋａｇｉ Ｈ．于ｌ ９８６ 年提出的，也是现在实际工业应用最多的一种ＡＰＦ。这种装置相当于一个谐波电 流发生器，它跟踪谐波源电流中的谐波分量，产生与之相位相反谐波电流，从而 抵消谐波源产生的谐波电流【４卜４引。通过不同的控制作用，可以对谐波、无功、不 平衡分量等进行补偿，因此功能很多，连接也方便。几个有源滤波器还可以并联 起来使用，来补偿大容量的谐波电流，由此可见，并联型有源滤波器结构的应用 范围比较广泛。但是，由于电源电压直接加在逆变器上，对开关器件电压等级要 求高；负载谐波电流含量高时，这种有源滤波装置的容量也必须很大，投资也大， 因为兼具大的补偿容量和宽的补偿频带比较困难，所以它只适合于电流型谐波源 的谐波治理；同时开关引起的谐波电流将影响电路中的无源滤波器ＰＦ或电容器 的滤波特性，若利用ＬＣ网络吸收这部分高次谐波，由于ＬＣ网络受电网参数的影响，ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）逆变器输出的谐波频带又很宽，所以ＬＣ网络难以设计。图１．２单独串联型有源电力滤波器图１．３单独并联型有源电力滤波器为了将单独并联使用的ＡＰＦ上承受的基波电压移去，使有源装置只承受谐波 电压，从而显著降低有源装置的容量，可以选择用ＬＣ串联或并联谐振网络作为 注入电路，形成谐振注入式有源滤波器。根据注入支路可将单独注入式有源滤波９ 大功率注入式有源电力滤波器的理论研究及工程应用器分为串联谐振单独注入ＡＰＦ和并联谐振单独注入式ＡＰＦ。另外为了进一步减小 注入式有源电力滤波器的容量和加大无功补偿容量，还可在单独注入式有源电力 滤波器的基础上并联ＬＣ无源滤波器【５０－５３１。 ２）单独使用的并联型或串联型ＡＰＦ由于有源装置容量相对较大，开关器件 的等级较高，存在初期投资大、运行效率低的缺点，而且二者对不同类型谐波源 的补偿特性不同，各有千秋。因此，在研究ＡＰＦ多功能化的同时，人们也致力于 使有源装置容量降低的混合补偿方案研究。根据与ＡＰＦ混合的对象不同，混合型 有源滤波器（ＨｙｂｒｉｄＡｃｔｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ Ｆｉｌｔｅｒ（ＨＡＰＦ））可分为两类，一类是与无源滤波器ＰＦ的混合，目的是降低成本，充分发挥ＡＰＦ和ＰＦ的优势，一般把ＡＰＦ和ＰＦ所 组成的整个系统称为电力线路功率调节器ＡＰＬＣ（ＡｃｔｉｖｅＰｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ）；另一类是与其它变流器的混合，目的是完善ＨＡＰＦ的功能，一般其中一个主要负 责补偿无功，而另一个主要负责治理谐波。混合型有源电力滤波器的形式有多种 多样，主要有并联ＡＰＦ＋ＰＦ，串联ＡＰＦ＋ＰＦ，ＡＰＦ与ＰＦ串联后在并联接入电网氅［５４－５９］ 寸ｏ３）随着各种全控型功率开关器件的电压和电流额定值不断提高，成本不断降 低，人们从双或多逆变器的方向提出了各种ＡＰＦ的拓扑结构，来满足工业应用的 要求。１９９４年，Ａｋａｇｉ Ｈ．等提出一种将串联型ＡＰＦ和并联型ＡＰＦ进行混合的方 式，也称为统一电能质量调节器ＵＰＱＣ／５９Ｊ（ＵｎｉｆｉｅｄＰｏｗｅｒＱｕａｌｉｔｙＣｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ）。从理论上讲，这种方式可以抑制电压闪变、电压波动、不对称和谐波，但由于采 用了双逆变器，所以存在控制复杂和成本高的缺点。此外，还有许多双逆变器的 拓扑结构，如由低频逆变器和高频逆变器并联构成ＡＰＦ的结构等，都存在控制复 杂和初期投入大的缺点，工业实用性还有待深入研究。 总之ＡＰＦ技术发展到今天，已出现了多种拓扑结构：单独型、ＡＰＦ与ＰＦ混 合型以及多变流器混合型。但由于大容量ＡＰＦ的成本相当高，而且自关断器件的 容量有限，因此单独使用的ＡＰＦ更适合于应用在中低压、小功率系统。多变流器 混合型ＡＰＦ的控制系统相当复杂和繁琐，而且成本更高，基本处于理论研究阶 段，实用性不强。因此，谐波治理的趋势是小容量有源滤波器与大容量无源滤波 器相结合的混合有源滤波器成为当今实际应用的热点和必然选择，也是未来有源 滤波技术的发展方向。１．２．２有源电力滤波器谐波电流的检测方法有源电力滤波器是一种动态补偿装置，它对谐波电流的实时检测提出了很高 的要求。谐波电流检测的快速性、准确性及灵活性直接影响到有源电力滤波器的 跟踪、补偿特性，以及有源滤波器的应用范围。因此在选择谐波电流的实时检测 方法时ｊ应保证：精度高、具有瞬时性、算法简单、配合使用的硬件简单、‘实现１０ 博．￡学位论文方便、具有多种功能等，现有的方法见图１－４。ＡＰＦ的谐波 电流检测一 一 一 一 ～一 一 一一一一一一一图ｌ－４ＡＰＦ的谐波电流检测方法最早的谐波电流检测是通过模拟滤波器来实现的，可以分为带阻滤波器法和 带通滤波器法。这两种方法的优点是实现简单，缺点是由模拟滤波器引起的相位 和幅值误差都比较大，对电网频率波动和电路元件参数变动十分敏感，因而已极 少采用【６０’６２】。而数字技术能够很好的克服模拟电路检测技术固有的缺点，因此得 到越来越广泛的应用。 传统傅立叶和ＦＦＴ算法：采用傅立叶变换算法是从变换后的电流信号中除去 基波分量，再对余下分量进行反变换，即可得到谐波电流的时域信号。这种方法 的主要缺点是需要严格的同步采样，否则会产生频谱泄漏，引起较大的误差，在 这种方法中，整个分析周期里各次谐波的幅值和初始相位角都被认为是不变的， 因此如果电网谐波在该周期里有较大的波动，则会引起较大的检测误差ｆ６３。６６】。另 外这种分析方法的延时太长；为了计算傅立叶级数，需要至少一个电网周期的历 史数据，因此只适合于变化缓慢的负载【６７－６８１。 乘正弦信号法是用电流信号乘以一个频率等于基波频率的正弦信号，并对乘 积进行积分，然后采用低通滤波器滤除积分结果中所有的高次谐波。这种方法的 缺点在于延时很大（通常大于一个完整的电网周期），和ＦＦＴ法相似，只适合于 变化缓慢的负载【６９枷１。 功率平衡法的原理是通过检测直流侧电容电压的变化得到与负载电流中基波 有功电流幅值相关的信息【７１１。该方法电路结构简单，但检测精度不高，且只适合 于谐波和无功功率需同时由ＡＰＦ补偿的情况，应用范围具有一定的局限性。 大功率注入式有源电力滤波器的理论研究及Ｔ程府用同步测定法首先计算系统平均功率，然后按一定的规则在三相内平均分配， 分别使补偿后的每相功率、电流或电阻相等【７２‘７４１。采用同步测定法的三种途径， 可以校正功率因数，减少线路损耗，平衡线路电流。但三相电压的不平衡势必造 成补偿后的电流中含有无功和负序分量，而且该方法需要进行较多的计算，时间 延时较大，这些都大大的限制了它的应用范围。 基于瞬时无功功率理论的检测方法以其优良的动态响应特性而被广泛应用。 在以瞬时无功功率理论的基础上，经过不断改进，出现了ｄ－ｑ法、Ｐ．ｑ法以及‘．ｉｑ 法。ｆｐ一‘法比Ｐ．ｑ法更容易实现，所以大多采用的是拓一‘法，但实现的关键在于 其数字低通滤波器的实现，而设计一个既能满足系统各项性能指标要求，又要尽 量降低滤波器阶数以满足工程应用的数字低通滤波器的难度是相当大【７５罐３１。 近年来，随着自动化和人工智能技术发展，出现了多种智能算法来检测电网 的谐波电流。 基于神经网络的谐波检测方法是由于人工神经元网络（ＡＮＮ）具有自适应和 自学习能力，近年来其在优化计算和自适应控制方面已获得广泛的应用【８４。９１１。有 文献【９２］则是通过多层前向神经网络（ＭＬＦＮＮ）来同时实现对谐波幅值和相位进行 测量的方法，并构造了一隐层采用正切函数，输出层采用线性函数的三层前向神 经网络。多个研究结果【９３。９４】表明基于ＡＮＮ的自适应谐波检测显示较好的前景， 但是理论上还很不完善，现有技术手段也无法保证实现快速的响应性能。 基于小波分析的谐波检测方法是小波分析克服了傅立叶分析在频域完全局部 化而在时域完全无局部化的缺点，尤其适合突变信号的分析与处理。它在频域和 时域同时具有局部性，因而能算出某一特定时间的频率分布并将各种不同频率组 成的频谱信号分解成不同频率的信
