1、隨著國家節(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，近年來受到了廣泛的關注。有源電力濾波器(ActivePowerFilter,APF)是公認的治理電網(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APF研究和應用在單機容量、補償精度和適應性等方面，與工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在一定的差距。大容量APF由于補償電流變化率大、功率器件開關頻率低和應用環(huán)境惡劣等因素，增加了其設計難

2、度。數(shù)字控制技術以其靈活性、可重復性和可靠性等優(yōu)點，逐步取代模擬控制，并成為APF主流的控制技術。針對以上問題，本文以380V/400A三相三線APF裝置研發(fā)為背景，就單機大容量APF的數(shù)字控制、高穩(wěn)態(tài)精度補償以及電網(wǎng)適應性等問題，進行了深入研究。
　　 首先，論文在三相三線APF數(shù)學模型的基礎上，推導了其電流環(huán)和直流側(cè)電壓環(huán)的控制對象s域模型。對數(shù)字控制過程中相關環(huán)節(jié)，如抗混疊濾波、零階保持以及滯后一拍對連續(xù)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的影

3、響進行了仔細分析和建模。為了消除這些數(shù)字化過程相關環(huán)節(jié)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，對在s域設計的電流環(huán)和直流電壓環(huán)控制器參數(shù)，在z域進行穩(wěn)定性檢查和進一步的控制器參數(shù)優(yōu)化。分析了大容量APF啟動過程中的直流側(cè)電壓沖擊問題，并給出了沖擊抑制的控制方法，樣機實驗驗證了其有效性。
　　 其次，針對常規(guī)數(shù)字PI控制APF補償精度不理想的問題，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)和重復控制器（RepetitiveControllers，RCs）。分析和推導了GIs和RCs的穩(wěn)定判據(jù)、控制性能及設計方法。并針對GIs和RCs控制精度對電網(wǎng)頻率敏感的問題，提出了基于控制周期調(diào)節(jié)的頻率自適應方法。實驗結果表明GIs和RCs在電網(wǎng)頻率偏移時均保持了額定電網(wǎng)頻率時的高穩(wěn)態(tài)控制精度。
　　 再次，針對APF靈活性和適應性問題，本文對APF選擇性諧波補償方法進行了研究。APF選擇性諧波補償功能

5、可以通過指令檢測和電流控制兩種方式實現(xiàn)。在基于指令檢測選擇性諧波補償方面，本文提出了一種基于GIs設計的帶通濾波器諧波檢測方法。實驗結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)諧波檢測方法相比，具有占用存儲空間小和計算時間少的優(yōu)勢，為本額定補償容量400

6、A樣機所采用。在電流控制選擇性諧波補償方面，本文提出了一種基于GIs控制器的基波與各次諧波獨立控制方法，實驗結果表明實現(xiàn)了選擇性諧波補償功能和較高穩(wěn)態(tài)補償精度。
　　 最后，針對傳統(tǒng)的基于過零點檢測鎖相(PhaseLocked-Loop，PLL)方法抗干擾能力差，無法勝任大容量APF工業(yè)應用現(xiàn)場惡劣電磁環(huán)境的問題。在分析了兩種不同PLL振蕩器調(diào)節(jié)機理基礎上，本文推導了其相應的三相軟件PLL算法的數(shù)學模型，即固定控制周期和控制周期