程启明, 李 涛, 张 宇, 程尹曼, 谭冯忍, 高 杰

(1. 上海电力学院自动化工程学院, 上海市 200090; 2. 上海市电站自动化技术重点实验室, 上海市 200090;3. 同济大学电子与信息工程学院, 上海市 201804)

0 引言

近年来,整流、变频装置的广泛使用和半导体非线性负荷的快速增加,使得电力系统面临着越来越严重的谐波污染问题[1]。采用并联型有源滤波器(shunt active power filter,SAPF)对电网的谐波进行动态实时补偿,已成为最有效、最具前景的途径之一[2]。

三电平SAPF相比于传统的两电平SAPF有许多优点,例如具有较低的开关频率和损耗,耐压,在较高电压系统中获得了应用等[3]。三电平SAPF的拓扑结构主要有中性点钳位(neutral-point clamped,NPC)型、飞跨电容型和级联H桥型[4],其中NPC型所需的直流侧电容数量和所需解决的直流侧电压不平衡问题最少、鲁棒性最好[5]。目前,国内外的研究大多是基于三相三线制以及单相半桥系统,而对于三相四线制系统的研究则较为有限[6]。但三相四线制系统增加了对零序分量的处理,不仅能对三相平衡系统的谐波和无功功率进行补偿,而且能对电网不平衡时非线性负荷产生的零序谐波分量进行补偿[7],因此本文选择三相四线制NPC型三电平SAPF作为研究对象。

NPC型三电平拓扑结构虽具有许多突出的优点,但中点电压不平衡也是其固有的缺陷[8]。中点电压波动会降低系统的稳定性,严重时甚至会使系统无法正常工作,因此必须对其进行控制。通过调节空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)算法中的正负小矢量的作用时间即可实现中点电压平衡控制[9]。……