基于多电平有源电力滤波器的研究

李凯飞，李又丰

（黑龙江科技大学电气学院，黑龙江哈尔滨，150000）

0 引言

MMC 作为一种新型的拓扑结构,具有高度模块化、多电平输出、易于实现电压等级控制等优点,在高压大功率场合具有良好的应用前景，尽管MMC 有源滤波器能够有效的补偿接入点电压不平衡的大多数谐波，但当电网有单相大容量的接入与断开时，电网由平衡向不平衡变化，会产生额外的正序负序谐波，这种变化对于MMC-APF 在PCC 不平衡条件下维持高性能的补偿带来了很大的挑战。

本文提出了一种基于MMC 的并联有源滤波器，用卡尔曼滤波从电源电流的基本分量快速估计正序电流，由于负序分量和零序分量会降低APF 的谐波补偿效率。采用Adaline 作为谐波的检测方法，实现了良好的谐波补偿。通过MATLAB 仿真分析，表明了本文所提控制策略的有效性。

1 并联有源电力滤波器结构

本文的拓扑结构选择模块化多电平变换器（MMC）逆变系统结构，分布式模块化多电平结构利用率高，鲁棒性强。图1所示为分布式模块化多电平结构，由三相六个桥臂组成，每一相有两个桥臂，每个桥臂中有N 个子模块、1 个缓冲电抗器组成，上下桥臂的公共点部分接入电网。其子模块系统称为SM。

SM为MMC子模块，每个SM由两个二极管、两个IGBT组成。从图1 所示的系统结构中可以看出，MMC 逆变并网系统由上下两个桥臂组成，同时通过N 个SM 和一个电抗器串联组成了每个桥臂。当SM 中的IGBT 开关管处于不同的状态时，电容电压也会随着变化，根据开关管的开关情况一共分为3 种工作模式，7 种工作状态，在这里不再熬述。……