论文总字数：17212字

摘 要

在人类生产及生活中离不开电能，如何安全，高效，便捷地传输电能一直是科学研究的重点。电力系统的三大危害包括降低功率因数、电磁干扰以及谐波干扰。所以要想提高供电质量，需要开展增强功率因数的工作，减少的谐波以及电磁的影响，由此避免运转电力系统出现问题。功率因素的提高能够让系统的有功功率尽可能多的输出，以增加其传输能力；不仅如此，功率因素的提高还能充分利用电力系统当中的各种设备，并可以提高电气设备的利用率和工作效率。增加功率因数可以改善电网的输电效率，减少电压波动，有效改善和提高用电质量。鉴于此，本文将针对高压直流输电系统中功率因数提高进行仿真研究，按照目前的研究资料全面的分析校正功率因数的相关方法，介绍校正有源功率因数的相关拓扑以及基础理论，并由此从APFC控制以及整流装置平均电流控制方法的角度来进行校正有源功率因数的深入探究，同时通过MATLAB 仿真模型作为仿真实验的方法，仿真实验结果可为高压直流输电系统中功率因数的提高策略提供参考依据。

关键词：高压直流输电系统；功率因数；提高；仿真

Abstract

How to transmit electric energy safely, efficiently and conveniently has always been the focus of scientific research. The three major hazards of power system include reducing power factor, electromagnetic interference and harmonic interference. So in order to improve the quality of power supply, we must improve the power factor, reduce the interference of electromagnetic and harmonic, so as to ensure the safe operation of the power system. The improvement of power factor can make the active power of the system output as much as possible to increase its transmission capacity; not only that, the improvement of power factor can make full use of all kinds of equipment in the power system, and can improve the utilization rate and working efficiency of electrical equipment. Increasing power factor can improve transmission efficiency, reduce voltage fluctuation and improve power quality. In view of this, this paper will simulate the power factor improvement in HVDC system, analyze the power factor correction technology according to the existing research results, and elaborate the basic principle and corresponding topology of active power factor correction. On this basis, the average current control of rectifier and APFC control strategy of active power factor correction are analyzed by using mat Lab simulation model is used for simulation experiment. The result of simulation experiment can provide reference for improving the power factor of HVDC system.

Keywords：HVDC system; power factor; improvement; simulation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 选题背景与意义 1

1.2 功率因数校正研究现状 1

1.3 研究的主要内容 2

第二章 有源功率因数校正的原理与拓扑 3

2.1 功率因数校正的基本原理和传统拓扑 3

2.2 APFC 的基本原理与特性 3

2.2.1 并联有源滤波器（SAPF）的基本工作原理 3

2.2.2 基于 SAPF 的单相功率因数校正器 4

第三章 有源功率因数校正的控制与仿真 7

3.1 整流器平均电流控制 7

3.2 APFC 控制策略 8

3.2.1 SAPF 电容电压控制原理 8

3.2.2 整流器输出电流跟踪控制原理 8

3.3 传递函数与稳定性 11

第四章 有源功率因数校正的仿真 16

4.1 仿真模型 16

4.2 仿真结果与分析 17

结 论 19

致 谢 20

参考文献 21

第一章 绪论

1.1 选题背景与意义

在二十世纪八十年代之后，人们对输电技术的研究更为深入，通过各种途径增强电力传输的方式持续提出。主要包括了直流输电技术、分频输电技术、柔性交流电源技术等多种输电方式，另外也有通过对高压线路进行增容使能够继续拧高压传输电力，这一技术的实现使得远距离进行高压电力传输以及实现了异步电网，从而让线路所消耗的成本更少，并且产生的损耗更加低、调速快、运行可靠等技术优势。

处于整流以及逆变的流程当中，因为采用的换相角度有所重合，所以进行直流地输出电压会有所降低，并且交流电流相位产生出一定的滞后，所以，交流体系需要将滞后所产生的无功功率传送出来，送的换流站能够在进行换相时把这部分无功功率进行吸收。无功功率被吸收大小和换电站中进行交流电转换中产生的有功功率呈正向关联性。处于额定状态下运转时，吸收无功功率在整流器中消耗的有功功率中比例达到30%-50%，而逆变器所吸收的无功功率则是40%-60%。另外，进行无功功率地吸收，对于系统整体的供电品质以及功率因数会产生严重影响。另外，在电力电子设施当中出现众多谐波，会使得电力体系在其中受到大量危害。所以，进行无功补偿以及抑制谐波对于电力电子而言是尤为关键的研究内容。鉴于此，研究高压直流输电整流阀功率因数的提高，减小无功功率的损耗，减少无功设备的使用，这对保证电能质量、减少电能损耗、提高经济效益有着巨大的推动作用。

1.2 功率因数校正研究现状

电子设备当中，电源占据了非常重要的部分。电源所具有的性能对于电力系统整体的可靠性以及安全性产生直接性关联。在电源设备当中比较常见的就是开关电源。这一种类所具备的优势非常显著，主要体现在高效、低损耗、电路简单等方面。开关电源使用的设备主要是计算机器械、通讯设施以及电器等。进行开关电源的功率因数校正实现集成化控制电路是在上个世纪九十年代提出的一项技术，这种技术的提出一经问世，就得到国内外研究者的关注，并且属于当前极具影响力且未来发展趋势非常强劲的一项技术。近些年，电子行业发展速度让人震惊，而与之对应的是人们在开关电源方面所展现的需求程度在快速上升。而研究开关电源的集成化技术实现对于电力资源的节约以及对于电网损耗地降低有着关键价值。特别是当前开关电源发展态势很好，因此针对电源的开发与生产让更多人在其中发现了市场价值。开关电源PFC集成控制器展现出的优势在于高性价比、高集成度。电路简单，品质优良。

对开关电源中出现的谐波进行抑制主要从两方面入手：首先是采用无源方式。也就是通过无源或是有源的滤波电路来消除谐波；其次为有源方法，也就是设计出新的具备正弦输入电流的一种性能好的整流器，从而使得其产生的谐波少，并带有很高的功率因数，也就是度功率因数具有一定的校正功能。近些年，针对PFC电路进行研究的内容更加丰富，同时其发展态势非常优良，目前针对电力电子的研究一个比较重要的方向就在此。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：17212字