电力电子 复习 研究生 试题bswg.docx

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1、1、一个个2200KV变变电站，其其电网的的5次、77次，111次谐谐波电流流超标，试试设计一一个混合合型有源源滤波器器，说明明其原理理，并给给出有源源部分的的控制方方案。答案：由于5次次、7次次、111次谐波波电流超超过国标标，因此此设计如如下混合合型有源源滤波器器：无源部分分包括55次和77次单调调谐支路路，还有有注入支支路。有源部分分包括上上下位机机，二极极管整流流桥和整整流变压压器，IIGBTT构成的的逆变桥桥，输出出滤波器器和耦合合变压器器构成。注入式混混合型有有源滤波波器的原原理图如如下：滤波原理理：无源支路路5次和和7次用用于滤除除部分电电网5次次和7次次谐波电电流。APF产产生

2、与电电网谐波波电流相相位相反反的电流流，通过过注入支支路注入入到电网网以抵消消电网谐谐波电流流，从而而达到滤滤除谐波波的效果果。有源部分分的控制制方案：采用上位位机和下下位机方方式对AAPF进进行控制制。上位位机采用用工业控控制计算算机，下下位机采采用DSSP，上上位机通通过ADD采样采采集电网网谐波电电流值，通通过分析析控制后后输送到到下位机机DSPP，DSSP发出出PWMM波给逆逆变器的的IGBBT的触触发板。进进而控制制IGBBT触发发输出所所需要的的谐波电电流注入入到电网网滤除谐谐波电流流。混合型有有源滤波波器原理理图 控制电电路框图图以降低装装置有源源部分基基波分压压，减少少有源部部

3、分容量量为目的的的并联联混合型型有源滤滤波器，由由于有效效克服了了开关器器件容量量和成本本等方面面的限制制，能够够很好地地满足高高压大功功率系统统谐波治治理和无无功补偿偿的要求求，同时时兼顾了了无源滤滤波器和和有源滤滤波器两两者的长长处，具具有较高高的性价价比，正正日益成成为目前前工程应应用中主主要采用用的形式式。该类类混合型型有源滤滤波器主主要有以以下三种种典型的的拓扑结结构： 有源源电力滤滤波器通通过耦合合变压器器与无源源滤波器器串联之之后再并并联接入入电网50（Shhuntt Hyybriid AActiive Powwer Fillterr），本本文中简简称SHHAPFF，如图图2.1

4、1所示。图2.11 SHHAPFF结构示示意图 谐振振阻抗型型混合有有源滤波波器441（RResoonannt IImpeedannce Typpe HHybrrid Acttivee Fiilteer），本本文中简简称RIITHAAF，如如图2.2所示示。此类类HAPPF以多多组单调调谐滤波波器和一一组二阶阶高通滤滤波器组组成的无无源滤波波器PFF作为其其无源部部分，有有源部分分通过耦耦合变压压器与基基波串联联谐振电电路并联联，再与与无源部部分串联联之后并并联接入入电网。图2.22 RIITHAAF结构构示意图图 单独独串联谐谐振注入入式有源源电力滤滤波器51(Acctivve PPowee

5、r FFiltter witth SSinggle Injjecttionn Ciircuuit)，本文文中简称称APFFSICC，如图图2.33所示。此此类结构构中注入入支路下下面的电电容C221和电电感L11构成基基波谐振振电路，上上面的注注入电容容C222通过合合理取值值，在进进行一定定容量无无功补偿偿的同时时还可确确保有源源滤波器器输出的的补偿谐谐波绝大大部分都都能够注注入到电电网。 图2.33 APPFSIIC结构构示意图图1、试采采用IGGBT模模块和DDSP等等设计一一台1000kVVar配配电静止止无功发发生器（DDSTAACOMM），给给出其硬硬件结构构（含主主电路，检检测电

6、路路和控制制电路）和和软件模模块的基基本构成成，并描描述系统统的工作作原理。（225分）答：工作原理理: 整个装置置主要由由主电路路、控制制电路、驱驱动电路路和缓冲冲电路（图图中未画画出）组组成。主主电路采采用了基基于VSSI（VVolttagee Soourcce IInveerteer）-SPWWM的拓拓扑结构构形式，功功率开关关器件采采用具有有自关断断能力的的开关器器件IGGBT，IIGBTT的驱动动电路和和缓冲电电路分别别采用第第5章中中详细探探讨过的的基于22SD3315AA的智能能集成驱驱动电路路和RCCD型缓缓冲电路路。D-STAATCOOM主电电路直流流侧采用用了电容容器作为为

7、储能元元件和电电压支撑撑元件。DD-STTATCCOM逆逆变器经经连接电电抗器直直接并网网。D-STAATCOOM主控控系统为为基于DDSP的的数字控控制系统统，主要要的功能能模块有有补偿电电流检测测模块、控控制模块块和触发发脉冲形形成模块块。控制制系统的的主要功功能就是是根据DD-STTATCCOM具具体的补补偿目的的，比如如补偿电电压、补补偿负荷荷，采用用相应的的控制策策略发出出满足补补偿要求求的主电电路功率率开关器器件IGGBT的的触发脉脉冲。信信号调理理电路由由模拟、数数字电子子电路构构成，完完成电压压和电流流信号的的放大、滤滤波等功功能。信信号调理理电路在在具体实实施时，同同时集成成

8、在DSSP控制制板上。工工业控制制计算机机主要用用来实现现对D-STAATCOOM系统统电气参参量的监监视，实实现电气气参量能能实时的的、直观观的显示示出来，工工业控制制计算机机还具有有数据存存储等功功能。控制系统统的硬件件结构:控制系统统的软件件结构图图：2、有一一台大功功率122脉波整整流设备备，谐波波含量超超标，试试设计一一台有源源电力滤滤波器进进行谐波波治理，给给出原理理框图，软软件流程程图，并并说明工工作原理理。（225分）答：（1）系系统整体体结构（2）控控制系统统 此系统统主要包包括以DDSP为为核心的的控制器器和以工工控机为为主的监监控系统统，其原原理框图图如下所所示：控制和监

9、监控系统统原理框框图控制器主主要完成成数据采采集，算算法处理理，PWWM信号号生成，保保护信号号等功能，同同时通过过串口和和上位机机进行通通讯。上上位机主主要对谐谐波数据据进行监监视，了了解电网网的运行行情况，并并及时分分析谐波波可能对对电网造造成的故故障和危危害，这这对于保保护电网网的安全全经济运运行起着着十分重重要的作作用。下图为控控制器的的结构框框图：过零中断断流程图图A/DD采样中中断流程程图控制中断断服务子子程序流流程图PPWM发发波流程程图控制器拟拟以DSSP24407为为核心，包包括采样样模块，硬硬件倍频频模块，PPWM信信号生成成模块，人人机接口口和通讯讯模块等等。此控控制器还还设置了了友好的的人机接接口电路路。主要要包括两两部分，显显示界面面显示和操操作控制制。DSP控控制器主主要程序序包括过过零中断断、A/D采样样中断、控控制中断断、PWWM发波波子程序序等，其其流程图图分别如如图所示示。