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基于瞬时无功功率的单相并联混合有源滤波器的研究的中期报告

一、研究背景

电力系统中存在大量的非线性负载，如电子设备、变频器等，其工作过程中会引起许多电力质量问题，如谐波污染、无功功率浪费等。有源滤波器是一种有效的解决电力质量问题的技术手段，它能够通过对输出电流进行控制，消除谐波、补偿无功功率等。

然而，目前大部分有源滤波器都是采用单一控制策略，无法同时达到消除谐波和补偿无功多重目标。为了解决这一问题，瞬时无功功率控制策略被提出，并应用于有源滤波器中，取得了一定的研究成果。

本文针对瞬时无功功率控制策略应用于单相并联混合有源滤波器中的问题进行研究，主要包括如下内容：

1.瞬时无功功率控制策略的概述；

2.单相并联混合有源滤波器的结构和控制策略；

3.瞬时无功功率控制策略在单相并联混合有源滤波器中的应用；

4.实验结果分析。

二、研究内容

1.瞬时无功功率控制策略的概述

瞬时无功功率是指负载的瞬时功率与其有效功率的差值，若负载的瞬时功率大于其有效功率，则瞬时无功功率为正，说明负载是吸收无功功率的负载；反之，若负载的瞬时功率小于其有效功率，则瞬时无功功率为负，说明负载是产生无功功率的负载。

利用瞬时无功功率控制策略，可以实现对负载的无功功率进行补偿。具体控制方法是在反馈电流上加入一个模拟信号，使电流中包含有一个与负载的瞬时无功功率成正比的分量，并通过控制器调节逆变器输出电压，使得其输出的电流与负载的瞬时无功功率成反比。这样，就能够实现对负载的无功功率进行补偿，同时达到消除谐波的目的。

2.单相并联混合有源滤波器的结构和控制策略

单相并联混合有源滤波器由电容滤波单元和有源滤波单元组成。其中电容滤波单元用来消除高频谐波，而有源滤波单元则用来补偿无功功率和消除低频谐波。

有源滤波单元由H桥逆变器和控制器组成，控制器主要完成电流控制和电压控制两个方面的功能。电流控制主要是为了补偿无功功率，将滤波器输出电流中的无功分量与瞬时无功功率之间建立一个正比关系，然后通过控制器调节逆变器输出电压，使得输出电流和负载的瞬时无功功率成反比。电压控制主要是为了消除低频谐波，通过控制器调节逆变器输出电压，使得输出电流和负载电流之间建立一个正比关系，从而消除谐波。

3.瞬时无功功率控制策略在单相并联混合有源滤波器中的应用

瞬时无功功率控制策略在单相并联混合有源滤波器中的应用需要注意以下几个问题：

1.瞬时无功功率计算：需要将负载的电压、电流信号进行采样，并计算出其瞬时无功功率；

2.正比系数计算：需要将瞬时无功功率转换为滤波器输出电流中的无功分量，建立一个正比关系。

3.逆变器输出电压控制：通过控制逆变器输出电压，使得滤波器输出电流和瞬时无功功率成反比，从而实现对负载无功功率的补偿。

4.实验结果分析

为了验证瞬时无功功率控制策略在单相并联混合有源滤波器中的有效性，进行了一系列实验，并将其结果进行分析。

实验结果表明，瞬时无功功率控制策略在单相并联混合有源滤波器中能够有效地消除谐波、补偿无功功率，同时还可以提高电力系统的功率因数。与传统控制策略相比，其具有更好的性能和稳定性。

三、研究结论

本文针对瞬时无功功率控制策略应用于单相并联混合有源滤波器中的问题进行研究，通过实验验证了其有效性。该控制策略可以同时消除谐波和补偿无功多重目标，提高电力系统的功率因数，具有更好的性能和稳定性。