【《有源电力滤波器的现状文献综述》3400字】

第第页有源电力滤波器的现状文献综述1.1APF的发展历史大量的研究者们看到现在的无源滤波器在很多场合都有各种各样的问题出现为了解决这些问题，它们开始进行攻克研究，所以在这样的情形下有源滤波器器就被许多科学家提出来了。它最初可能是在1969年公开场合发表的第一篇学术论文中首次明确出现[11]。论文介绍了一种新的方法,通过向电流注入谐波来优化输出的电流谐波。这个被描述的思想标志着APF研究方向的诞生。两年后又在日本发现有两位著名得相关科学家,它们以自己锲而不舍的精神，在经过大量的科学试验和深入研究最终提出了完整的新型有源电力驱动滤波器结构设计及其基本原理[12]。美国西屋电气公司在20世纪70年代中后期对有源滤波器的研究又出现新的进展，同样是两位科学家，同样对这类研究怀抱着热情，所以一个有关PWM控制的有源电力滤波器就被他们提出来了。这种方法表明了一种进行基本控制的新型有源电力滤波器,确定了基于有源电力滤波器的一种电力主处理电路基本上的拓扑工作结构和其基本控制工作方法,在基本工作结构原理上明显地向人展示了一种属于有源级的电力自动滤波器,它能够同时自动滤除多次和一个高次的静电谐波,而且不会同时产生谐振非常的十分理想。并且也就是那些提出了怎么样能够去正确控制它和如何样去应用它的一些人在设计中的思想,所以也就是它们可以产生的一些有源波和电力驱动滤波器的主要理论依据[13]。然而，在之后一段时间里由于科学技术发展更不上，所以相关研究停滞不前。随着生产生活的水平提高，社会逐渐迈入新的发展阶段，这期间电能的应用也更加广泛了，而且计算机和智能手机等含有谐波元器件的设备开始出现并大力发展。谐波问题的迫切性同时引导者有源电力滤波器的进一步发展。综上所述PWM控制技术就在这个环境下发展起来了，得到了更加完善的设计和更改，还有一些基于含有复杂元件的非线性的电子零件，也得到了科学家们的足够关注，至此时隔多年冷淡的有源电力滤波器应用技术开始升温。终于在1983年有位出色的日本研究者Akagih,凭借他的三相电路瞬时无功功率理论[14],在整个有源电力滤波器研究世界的天空点响了一束礼花。这个概念产生的十分及时，本来这个时候研究的现状就出现了一定的瓶颈，然而这种理论却让有源电力滤波器中对于谐波和无功电流分量的检测工作得到进一步的科学和技术支持,所以一下子就在一湾水池中投下了一个小石子，促进了有源电力滤波器相关的谐波抑制技术的发展。很多以前不能实现的设备也开始研究并营运起来。就如上面说的那样，谐波的消除技术得到了相应的理论支持，所以很快在三年后，APF就因为AkagiH研究的并联型APF消除谐波的方法[15]，得到了飞速的发展并出现在生活中的各个领域。紧接着相关的各种技术和理论如雨后春笋般接连出现：先是在1987年并联APF和并联PF同时使用的混合型APFM被Takeda等人研究出来；而后串联APF和并联PF相结合的并联型无源滤波器[16]在1988年被F.Z.Peng研制出来了；最后在1994年AkagiH在之前的设计的基础上又设计了串联APF和并联APF结合的有源电力滤波器。在国外很多发达国家，由于社会发展的比我国快，生产生活的电网电子等设计比较完善，并且应用较广。所以自然而然的对谐波就格外关注，也就是对有源电力滤波器的研究有更早的起步，APF早已经进入了的工业应用阶段，并且国际上众所周知电气公司如西门子、三菱电机、施耐德等都对APF的研究有了具体的应用器件和生产流程，科学技术的发展，控制技术和电子设备的进步，让电网的污染得到越来越多的治理，让生活中电能质量得到提高和保证。而我国受到国情影响，和具体科学技术发展限制，对APF的研究在二十世纪八十年代末才逐渐开始，在电网被谐波干扰的问题越发严重的时候，我国一部分大学和科研机构跟随国家发展步伐，对APF开始了深入研究，在我国艰苦奋斗的科研精神和团结协作的优良传统的作用下，于1991年，我国第一台APF由华北电科院和北京供电公司联合研制并投产成功。并且近几年，我国对APF的研究格外关注，尤其是针对并联型APF和混合型APF的研究。现在相关APF的研究中，在功率电路的拓扑结构方面研究的比较成。最近几年多重化的技术在APF的设计中经常出现，大功率场合下尤其适应。而电压源型三相全桥逆变电路则在中小功率场合下大量使用。功率器件IGBT也成为了大部分研究者的选择。APF控制系统的研究也逐渐火热起来，随着数字化控制变得成熟，DPS控制被广泛地应用在APF中。所以也导致了对电流检测与电流控制技术更高的要求。改善相关技术也成了是国内外学者研究的热点。1.2APF的分类而根据不同的归类标准，APF具有不同的分类[17]。图1-1给出了不同分类标准下对APF的分类。图1-1有源电力滤波器不同分类基于该射频系统的基本结构,可将混合有源无线电力射频滤波器系统划分归类为三种有联或并联型的混合有源无线电力射频滤波器、串联型的混合有源无线电力射频滤波器、混合型的并联有源无线电力射频滤波器。图1-2给出了不同类型APF的拓扑结构。图1-2APF基本拓扑结构并联型APF是根据含有复杂变量元件的负载产生的谐波电流，来产生相应补偿的。对于它来说,电流源型的结构比较容易进行跟踪和补偿,但上者损耗较大,结构上并且有利于多重化,所以采用电压源型结构。他可以快速跟踪负荷电流，减少系统污染，也能够实现低能量损耗，然而因为它的开关器件不好制作所以成本升高，无法大量普及。串联型APF是串联在电源和非线性负荷之间的治理谐波的设备，它的主要功能是对电压的调节。它有两种功能，其一是产生一定的补偿电压，让负载的电压可以稳定正常不受系统影响；其二是起到隔离作用阻碍谐波电流进入系统。它的优点是可以很好地抑制三相电网谐波，它的缺点是容易产生过多电流造成发热损耗，并且对它的操作也比较复杂。由于以上两种的局限性，所以串-并联型APF和混合型APF被许多学者提出来了，从而在结构上改进了APF。1.3APF目前研究情况最近几年,科学和信息技术得到了飞速发展,电力和微波技术也得到了广泛的应用,其中对APF的研究主要转移到谐波检测和控制方法的优化上。很多检测电流的方法被人们研究出来，其中应用最为广泛的方法是基于瞬时功率理论的电流检测法[18]，其中有p−q电流检测法和iP-iq电流检测法。除此之外，小波变换法[19]、复频域下的快速傅里叶变换法[20]和神经网络检测法等APF控制方法也呈现多次多彩状态，尤其是电流控制方向甚得研究者们的青睐，在对电流控制的研究中，滞环控制和传统的PI控制最为成熟。然而，滞环控制尽管可以随时控制APF，并且回馈速度很快，但是它的缺点更是明显。它的开关频率容易被外界影响而随时变动导致其控制性能变差，同时容易导致补偿效果降低，还有就是它安装后操作性很小。现在再来看传统的PI控制，它不仅能够有效地对一台直流量流机进行相对无功和静差的自动控制。它根据一个给定输出值与其实际的进入输出值之间关系构成了输入控制变量偏差,将所有输入控制偏差的绝对积分比例和自动积分计算方式通过一种非线性化的函数组合计算形式直接构成了控制变量,对所有需要被控制的设备和所有物体测量进行了自动控制,并且使得反馈量与给定量相等。所以这个优点被众多研究者们接受并看重,让他广泛的应用起来。同样他也存在着相应的缺点,当一个系统一旦发生了谐波的偏差,比例调整得太大,使得系统的运行稳定性有所下降,甚至会直接造成系统的不稳定,从而无法实现对交流量的无静差控制。所以许多新型的谐振电流控制算法被我们的科学研究者们所广泛探索和不断提出,如模糊控制[23],谐振电流控制[24],神经网络[25]等。参考文献[1]罗安.电网谐波治理和无功补偿技术及装备[M]，2006，中国电力出版社，北京.[2]张强.交-交变频器谐波消除方法的探讨[J]，高电压技术，2006，32(5):84-86.[3]王兆安，杨君,刘进军,等.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京:机械工业出版社,2005.10.[4]何瑞文,蔡泽祥.结合谐波特征的可控串补动态相量法建模与特性分析[J]，中国电机工程学报，2005，25(5):28-32.[5]康明才,黄锦安.三相四线制电路中线谐波电流的抑制[C]，2007年中国继电保护应用技术学术研讨会论文集，2007:441-443.[6]姜齐荣,赵东元，陈建业.有源电力滤波器[M]，2009，科学出版社，P16-20.[7]中华人民共和国国家标准GB/T14549-1993，电能质量[S]，1993，中国标准出版社,北京.[8]AkagiH，WatanabeEH，AredesM.Instantaneouspowertheoryandapplicationstopower.conditioning[M]，JohnWiley&Sons，2007.[9]陈国柱,吕征宇,钱照明等.有源电力滤波器的一般原理及应用[J]，中国电机工程学报，2000，20(9):17-21.[10]李承,邹云屏.有源电力滤波器抑制谐波的机理分析[J]，电力系统自动化,2003,27(20):1-34.[11]BirdBM，MarshJF，MclellanPR.Harmonicreductioninmultipleconvertersbytriple-frequencycurrentinjection，ProcIEE，116(10):1730~1734.[12]SasakiH，MachidaT.AnewmethodtoeliminateacharmoniccurrentsbymagneticfluxcompensationconsiderationsonbasicdesignIEEETrans，PowerApp&Syst.，1971，90(5):2009~2019.[13]GyugyiL，StryculaEC.ActiveACpowerfilters[C]，InProc，OfIEEEInd，Appl，Ann.，Meeting，1976，pp.529-535.[14]H.Akagi，Y.Kanazawa，A.Nabae.Generalized，theoryoftheinstantaneousreactivepowerinthree-phasecircuits[J]，IEEE&