三相四线APF均压环优化设计：基于Butterworth陷波器的改进策略

在现代电力系统中，三相四线制电容分裂式有源电力滤波器（APF）因其能有效补偿不平衡无功和负载谐波而备受关注。然而，其应用中存在一个关键问题：由于硬件参数限制和控制策略的影响，电容中点电位容易出现偏移，导致上、下电容电压失衡，这对系统的安全性和APF的补偿性能构成了严重挑战。传统的均压环设计往往难以应对这一问题，因为它们可能无法实时调整以保持直流侧电容电压的稳定性。 为解决这一问题，本文提出了一种改进的均压环设计方法。它基于Butterworth二阶陷波器技术，通过对均压环输出值进行陷波处理，可以有效地平滑输出电压脉动，从而减少对滤波器补偿性能的影响。同时，通过引入输出反馈机制，增强了系统的动态响应能力，提高了对电容电压失衡的快速响应，保证了电容器的使用寿命和系统的稳定运行。 作者们首先在MATLAB仿真环境中验证了这一改进设计的有效性，通过模拟不同负载条件下的系统行为，结果显示新设计能够显著提升均压效果，同时保持直流侧电压的稳态精度和快速响应。进一步地，他们搭建了一个实验平台，采用了数字信号处理器（DSP）作为控制核心，实验证明了改进型均压环设计在实际应用中的可行性和有效性。 总结来说，这项研究针对三相四线制APF的均压问题进行了深入探讨，提出了一种结合陷波器和输出反馈的优化策略，旨在提升系统的动态性能，确保在不平衡负载条件下电容的均衡状态，从而提高APF的整体性能。这对于电力电子设备的广泛应用和电网的稳定运行具有重要意义。