NPC型三电平SAPF的非线性无源控制策略：低谐波与电压稳定

本文主要探讨了NPC型三电平三相四线制SAPF（并联型有源滤波器）的非线性无源控制策略，针对传统线性控制器存在的依赖局部线性化方法的局限性，提出了创新的控制方案。文章首先从理论层面出发，对NPC型三电平SAPF在dq0坐标系下的欧拉模型进行了深入分析，这一模型揭示了该滤波器的无源特性，即无需外部电源就能实现能量转换。 作者构建了一个基于能量的角度的存储函数，这个函数用于指导无源控制规律的设计，目标是使被控制的电流能够稳定地收敛到期望值。这种方法强调了系统能量的流动和管理，确保了系统在运行过程中的稳定性。同时，为了提升系统的动态性能，特别是解决内环电流的耦合问题，作者采用了阻尼注入法对其进行简化，使得控制更加精准和高效。 通过仿真和硬件实验验证了所设计的NPC型三电平SAPF的非线性无源控制方法。实验结果显示，这种新型控制策略在应对电网平衡或不平衡情况下，能够有效地抑制电流的低谐波，保持直流侧电压的稳定，并实现中点电压的平衡。相较于传统的双环PI控制策略，这种无源控制策略在补偿效果上表现更优，体现了其在实际电力系统应用中的优越性。 本文的核心贡献在于提出了一种创新的控制策略，它不仅提高了NPC型三电平SAPF的性能，而且在电网运行条件变化的情况下仍能保持良好的滤波效果，对于电力电子设备的高效运行和电网质量的提升具有重要意义。这项研究对于推进电力系统无源控制技术的发展，特别是在解决谐波问题和改善电能质量方面，具有很高的实用价值和理论价值。