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谐波补偿已成为供电系统不容忽视的问题,正在引起人们的关注。抑制谐波的方法主要有无源滤波技术和有源电力滤波器技术。有源电力滤波技术与无源滤波技术相比,具有受电网阻抗影响小、能够动态补偿等优点,随着谐波问题的日益严重,采用有源电力滤波器(APF)补偿谐波是一个重要的发展趋势。其基本原理是检测出补偿对象中谐波电流的大小,再由有源电力滤波器产生一个与谐波电流大小相等、极性相反的补偿电流来净化电网电流使其仅含有基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿,补偿特性也不受电网阻抗的影响,因而受到广泛的重视。
本文首先介绍了谐波的产生和谐波污染及其危害,回顾几种主要的有源电力滤波器控制策略,阐述了APF的谐波消除和无功补偿的理论基础一瞬时无功功率理论。为了实时、快速的补偿无功功率和消除谐波,传统的基于平均值计算出来的无功功率,是以一个周期内积分而得出来的平均值,这在某种情况下就限制了它的应用,如系统负载功率快速变化时,就不能做到迅速、实时地补偿无功和消除无功。瞬时无功功率理论满足了对电流谐波和基波无功电流快速检测的要求。随后推导了并联型有源电力滤波器的数学模型,并在此基础上提出了应用灰预测控制技术来控制并联有源电力滤波器的思路。灰预测控制是通过过去几个时刻输出采样值所建立的GM(1,1)模型的预测值来控制系统,由于基于过去几个时刻系统输出值的灰预测值可以提供一些重要的关于系统输出未来状态的信息。这样可以对系统做出提前控制,这样的控制方式属于超前控制,可以做到防患于未然,提高适应能力。利用灰色系统理论进行预报具有不需要完全知道受控系统的结构、参数和特性的优点,这对于像有源电力滤波器这样的非线性系统的预测控制实现非常有利。本文应用Marlab软件对灰色预测控制的有源电力滤波器的实验电路进行了仿真,仿真结果表明该方法具有简单、有效的特点,能够实时有效地补偿系统中的谐波电流和无功电流。