单相有源电力滤波器

单相有源电力滤波器（精选9篇）

单相有源电力滤波器 篇1

0 引言

随着工业电力电子器件广泛地应用,电网谐波污染问题日趋严重。谐波不仅影响电气设备正常工作,还给电网的安全经济运行带来隐患[1,2]。治理谐波的方法有两大类——改造谐波源和采用滤波补偿装置[3]。前者对于已投入使用的电气设备很难实现,因此近年来人们对滤波补偿装置的研究越来越多。滤波补偿装置有无源电力滤波器、有源电力滤波器(包括混合电力滤波器)。无源滤波器存在着对无功和谐波不能进行动态补偿等缺陷,因而近年来随着现代电力电子技术的不断进步,无源滤波器逐渐被有源滤波器所替代[4]。有源滤波器若按电路的性质,可分为电压型和电流型两种;若按与补偿对象的连接方式,又可分为并联型和串联型两种。其中,电压型并联有源滤波器是运用最广的滤波器。其通过向交流侧注入补偿电流来消除谐波和补偿无功,且可在非线性负载下保持功率平衡,有着优越的滤波特性。并联有源滤波器设计的主要控制技术在于:谐波电流的检测(获得参考电流的方法);直流侧电容恒压控制;参考电流跟踪控制及逆变器的触发[5]。而其中谐波检测是关键,决定着补偿的精确性和实时性。

本文提出了基于瞬时无功功率理论与基于神经网络的单相谐波无功电流检测法,Matlab仿真研究表明这两种检测法均能达到检测要求,且后者具有更高的检测速度,有着广泛的应用前景。

1 单相谐波无功电流检测法的分析

1.1 基于瞬时无功功率的单相谐波无功电流检测法

考察基于瞬时无功功率理论的三相电路谐波电流检查方法，发现总是先将检测到的三相信号变为相互垂直的αβ坐 标系中的两相信号,然后再进一步计算。对于单相电路,将上述方法简化,只需再构造一相电流与实际的电流滞后T/4(这里T为工频周期),直接形成假设的两相坐标系信号即可。

设电网电压瞬时值为：

电网电流瞬时值为：

在αβ坐标系中，选定i(t)为α相信号，将它滞后T/4构造出β相信号,得到假想的αβ两相信号如下:

根据无功功率理论,可计算得:

以上各式中,sinωt和cosωt是电压信号经过过零同步和锁相环得到的标准正弦及余弦信号。变量上面的“—”表示直流分量,“~”表示交流分量,和分别表示电流的有功和无功直流分量。对和作对应的反变换就可得到基波电流iαf和iβf。

从全电流中减去基波分量便得到谐波电流分量。

基于瞬时无功功率的单相谐波检测控制框图,如图一所示。图中LPF是低通滤波器,PLL是与电网电压同步的锁相环,PLL和正、余弦信号发生电路共同作用产生出变换矩阵C中所需要的与电网电压同相位的正弦信号和对应的余弦信号。当断开q通道时,或检测出谐波无功后相加,则同时检测谐波电流和无功电流。

1.2 基于神经网络的单相谐波无功电流检测法

上面分析的基于瞬时无功功率的谐波无功电流检测法,需要经过复杂的坐标变换,并需经过滤波器,因此有一定的延时,因此本文从不需要精确数学模型的神经网络入手寻求新的方法。目前,采用神经网络原理的谐波检测模型主要有:基于自适应线性神经源的谐波检测方法、基于多层BP网络的谐波检测方法,以及基于径向基函数网络的谐波检测方法等几种[5,6]。这几种方法虽然都是采用神经网络检测谐波,但从网络构成、检测原理、检测精度、实时工作特性等性能上来看,又有不同的特性[7~9]。相比而言,基于自适应线性神经源的谐波检测方法更具有优越性能。

神经网络控制算法将负载电流分解为如下形式:

式中,Wan、Wbn分别是负载电流正弦、余弦分量的幅值。

其向量形式为:

式中,权值向量

正弦、余弦向量

如图二所示,将负载电流iL输入神经网络,获得基波有功电流iP,从而得到参考补偿电流。神经网络权值可用下式表示:

式中,e(k)=iL-iest(k),即负载实际电流iL与预测电流iest(k)的误差;—正弦、余弦向量的模。

2 谐波无功电流检测的仿真研究

为检验单相A P F谐波无功电流的检测方法,应用Matlab7.0中的simulink对前面分析的2种单相APF谐波无功电流检测方法进行仿真分析,仿真原理图如图三所示。整个系统模拟我国的电气化铁路牵引供电系统,负载为典型的单相谐波源——电力机车。具体仿真参数如下:

系统电压Us=27500V,频率f=50HZ,线路电阻R1=0.01Ω,线路电感L1=0.01H,负载电阻R1=0.2035Ω,线路电感L1=0.0081H,负载晶闸管触发角α=30°。

仿真结果如图四~六所示。由图四可见,系统电流因非线性负载的作用,含有谐波与无功分量,电流总谐波畸变率为23.65%。由图五与图六可见,基于瞬时无功功率的检测法与基于神经网络的检测法,都可以同时检测谐波电流ih*、有功电流iP、无功电流与谐波电流之和ih*+iq,可视实际需要而定。这两种检测法相比,具有相同的检测精度,但后者具有更高的检测速度。

3 结束语

通过理论分析与仿真研究表明,本文提出的基于瞬时无功功率理论与基于神经网络的单相谐波无功电流检测法,均能达到检测要求,而后者不要经过复杂的坐标转换,也不要滤波器,因而计算量小、延时少、实时性好,有着广泛的应用前景。

参考文献

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单相有源电力滤波器 篇2

选用TMS320C32的原因主要是定点DSP小数点定标变化困难，数据容易溢出，需要做繁琐的前期数值仿真来估计数据溢出的范围，而TMS320C32是浮点DSP，有效数据空间大，数值算法实现就简单多了。

基于DSP的控制板的硬件结构如图2所示。

3程序流程

主程序流程如图3所示。

为了提高控制系统的可靠性，在样机主控制程序中加入了自检功能。主控制程序流程如图4所示。

控制系统工作流程如下：系统上电复位后，TMS320C32首先进行初始化，定时器开始计时，计时时间到，进入A/D中断，程序自检，如果程序跑出了设定的范围，则返回入口处重新执行;否则，读取A/D采样的数据，将A/D采样得到的整形量转变为浮点标么值，通过谐波分离算法，将信号中的交流分量提取出来，交流分量乘以调节系数得到调制信号，将此调制信号送给PWM电路进行调制，得到有电源电力滤波器主电路的开关管IGBT的控制信号，此控制信号经过IGBT驱动电路放大后，控制IGBT的通断，产生需要补偿的谐波电流。

4仿真结果

对上述控制算法在样机系统模型上进行了计算机仿真。补偿前直流线路上的电流波形形如图5所示。补偿后线上的电流如图6所示。

从图5、图6的对比可以看出，有源电力滤波器的滤波效果是非常明显的。由于有源电力滤波器处理的信号特点和一些技术上难以克服的困难，日本等研究有源电力滤波器比较早的国家提出有源电力滤波器的性能指标，要求有源电力滤波器补偿的谐波份量占总谐波的75%及以上。从仿真结果来看，该有源滤波器的补偿效果高达93.9%。

图7和图8给出总谐波畸变率(TotalHarmonicDistortion，即THD)的对照图。在交流系统中，总谐波畸变率定义为所谐波有效值之和与基波分量有效值的比值。样机系统是面向直流的系统，系统中没有基波分量，对于总谐波畸变率的计算相应地变为所有谐波有效值之和与直流分量的比值。图7是补偿前的总谐波畸变率，图8是补偿后的总谐波畸变率。补偿了总谐波含量的90%以上，达到了有源电力滤波器的基本要求。

单相有源电力滤波器 篇3

[关键词]有源滤波器；电力变压器；节能

有源电力滤波器（APF）指的是为治理电力系统谐波、改善电能质量所采取的有效措施，是改善和提高电能质量的有效手段之一。和传统的无源滤波器（ PF）相比，有源电力滤波器具有能补偿各次谐波、抑制闪变、补偿无功、自动跟踪补偿变化谐波等技术上的优势，使得电网电流波形保持正弦，有效提高了电能的整体质量。目前，APF主要应用在负荷端有大量非线性负使用而导致电压和电流严重畸变的系统之中，它最主要的功能就是消除电力系统电压和电流之间的谐波分量，从而保留电压和电流的基波分量。

一、基于谐波消除的电力变压器节能理论基础分析

空载损耗是变压器运行的最主要损耗。其主要的构成要素包括涡流损耗以及磁滞损耗这两种类型。其中，对于涡流损耗而言，其最主要的产生原理为：铁芯所对应金属感应现象引发电势，并于铁芯内部形成涡流现象。在受到电阻因素影响的情况下，最终引发损耗问题。结合实践经验证实：涡流损耗与感应电势的平方数值呈正比例相关关系。具体来说，变压器涡流损耗的计算方式可通过如下公式实现：

在该计算公式当中，C2的取值大小受到了变压器厚度系数、硅钢片材料性质的共同影响；Bm的取值大小主要决定于交变磁通状态下磁密最大值；f的取值大小则主要决定于变压器设备的运行频率；V的取值大小则主要受到了变压器铁磁材料总体体积的影响。

而对于变压器空载损耗当中的磁滞损耗而言，其主要是指变压器铁磁材料在反复性的交变磁环反应过程当中所出现的损耗问题。一般来说，磁滞回线所对应的面积大小是直接决定变压器磁滞损耗大小的因素，两者之间呈反比例相关关系，具体的计算方式如下所示：

在该计算公式当中，C1的取值大小受到了变压器硅钢片材料特性的影响，实际计算中需要综合对铁芯磁导率以及铁芯密度的衡量来计算。

由以上两式可以看出，变压器的损耗会受到谐波电流次数的显著影响，两者之间的关系为正相关。从这一角度上来说，若能够对变压器的高次谐波进行合理的控制，势必会对变压器损耗的降低有显著意义。而这也正是建立在谐波消除基础之上，实现电力变压器节能目的的理论原理所在。

二、有源滤波器的节能检测控制

1.补偿电流的检测方法

（1）通过对带阻滤波器装置的应用，使基波电流能够流经待检测的电流。通过此种方式，将所获取的变压器高次谐波设定为检测电流的补偿对象。我们通常将此种对补偿电流的检测方式称之为基波电流减去法。此项方法的优势在于：补偿反应直观，且可操作性强，但同样存在一定的不足之处，即整个有源滤波器在功能实现方面相对比较简单，仅能够针对变压器高次谐波进行消除。并且，对带阻滤波器装置的应用是建立在理想环境下的，实际环境中无法达到理想的应用状态。因此，在现阶段的电力系统建设中，较少会使用此种检测方法。

（2）在有关补偿电流检测方面还有一个关键性的方法，即频率分析法。此项检测方法以傅里叶级数分析法为基础而形成。在对畸变电流、电压进行检测的基础之上，对其实施基于傅里叶式的转换。转化过程当中可将畸变电流、电流分解成分具有高次谐波代数属性的组分，最终形成相应的补偿电流。但由于其建立在傅里叶级数分析的基础之上，导致检测数据的分析存在比较大的难度，且相对于实际情况的可调控性较低。有源滤波器谐波检测如图1所示。

2.补偿电流控制途径

现阶段，补偿电流的控制主要可通过以下几种途径实现：

（1）三角载波调制法。指的是将在检测环节所得到的电流实际值和参考值之间的偏差产生的控制信号与高频的三角调制波展开实时比较，最后将所得到的矩形脉冲作为逆变器各个开关组件的一个控制性的信号，从而在逆变器的输出端得到所需要的波形。这种调制方法的最大优势在于开关的频率比较固定，响应的速度也较快，而且对高开关频率的系统具有较好的控制特性。但是这种方法最大的不足在于电流系统的硬件较为复杂，以致出现的误差较大，而且调制器的带宽是有限的，不能滤除所有调制性信号的所有脉动，输出的波型中可能存在与三角载波相同频率的高频畸变分量；高频的三角波会使逆变器一直处于保持高频工作状态，这就会产生较大的开关损耗和高频失真，在大功率的系统应用中无法正常使用。

（2）滞环比较调制法。这种方法是以补偿电流的参考值为基准而设计的1个滞环带，在实际的补偿电流将要离开滞环带时，逆变器的开关就会自动工作，使得实际的电流始终停留在滞环带以内，数值始终围绕其参考值的上下在波动。这种调制方法的优势在于它的硬件电比较路简单，容易实现，而且动态的响应较快，控制的精度高。但不足是对于无线连接的逆变器而言，若三相间的控制不能独立，则势必会产生相间的干扰，这样就不利于快速暂停的有效控制。

三、有源电力滤波器节能措施及需要注意的问题

1.有源电力滤波器节能措施

（1）采用静止无功补偿器（SVC）提高功率因数，降低变压器绕组损耗。无功补偿能给大型电力用户带来明显的经济效益，它通过提高功率因数，使得负荷电流下降，大大减少了传输线路的有功损耗。

（2）实行经济调度，提高变压器运行效率，实现经济运行。为实现经济调度，常根据负载率选择变压器容量：根据实际需要采用并列、解列等运行方式，减少冷却装置消耗的功率，将冷却器分组控制和辅机变速运行。实践证明，使变压器经济运行，可使变压器能耗下降10%以上。

（3）铁芯损耗的控制。变压器损耗中的空载损耗，即铁损，主要发生在变压器铁芯叠片内，主要是因交变的磁力线通过铁芯产生磁滞及涡流而带来的损耗。

2.应用过程中存在的问题

一是在有源滤波变压器设备容量不断增大，开关使用频率持续提高的背景之下，为了能够确保对电流控制的快速性，兼顾对电流补偿效果的可靠提升，就要求有源滤波变压器设备能够始终保持在高频率性的运转状态之下。因而，如何在有源滤波变压器的高效运行以及经济运行方面寻求共赢性的发展，应当是各方人员重点关注并解决的问题。

二是基于对电力系统运行稳定性性能的改善，通过对有源滤波器装置价格的降低以及功能的综合化发展，要求能够达到逐步缓解并消除电力系统高次谐波的问题，下一步工作的重点应当放在对有源滤波器性价比的合理提升之上。

四、结语

有源电力滤波器节能技术的应用至关重要。在实践工作当中，除对西方发达国家所积累电子器件制造技术进行借鉴与引入以外，还需要重视对与电力系统标准规范相契合的控制技术的研发工作。通过各方人员的通力合作，必定能够将有源电力滤波器的节能效益充分发挥出来。

参考文献：

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单相有源电力滤波器 篇4

单周控制[1]OCC(One Cycle Control)是一种非线性控制技术,其基本思想是控制开关占空比,在每个周期使开关变量的平均值与控制参考电压相等或成一定比例。该技术能跟踪参考电压值,无稳态误差,也不存在暂态误差[2]。

有源电力滤波器APF(Active Power Filter)是一种动态抑制谐波并可以同时补偿无功功率的设备[3]。传统的APF需要准确、实时地检测有害电流,对电流进行准确的跟踪控制[4]。而将单周控制应用于APF时,控制电路使用带置位的积分器、触发器、比较器、一些线性元件和若干逻辑电路,不需要乘法器,不需要检测电源电压、负载电流,因此降低了成本,简化了电路结构。

经典的单周控制APF[5]由于控制策略的不足,存在着电流直流分量和纹波较大的问题。近年来,不少学者致力于单周控制APF的研究,提出了各种改进的控制方法[5,6,7],但大多只是对直流分量进行补偿,并不能改善纹波大小。单极调制[8,9]含有多电平APF[10,11,12]的思想,可以同时补偿直流分量和减小纹波。本文基于单极调制,提出一种改进的控制方法,使单周控制电路得以简化。

1 单相单周控制APF

1.1 单相并联型APF

设us为交流侧电源电压,udc为逆变器直流侧电压,uab为逆变器输出电压,uL为电感两端电压,is为电源电流,ic为滤波器输出电流,Rs为采样电阻,d为开关器件占空比,fs=1/Ts为APF的开关频率,主电路如图1所示。

1.2 双极调制控制策略

图2(a)是经典的单周控制APF的控制电路图,即双极调制控制。其电路工作过程如下:0

由于fs远大于电网频率,则在一个开关周期内um(t)相当于常数,则

其中,um(t)=udc(t)Rs/Re,Re为电路总的等效负载电阻。

由于双极调制APF是用峰值电流检测和比较的方法产生占空比信号,在整个正弦波周期内都是0

1.3 单极调制控制策略

当采用单极调制时,主电路的工作过程如下:电源电压us>0时,VT4一直导通,VT3关断,当0

由控制目标方程可以看出单极调制是将负半周变为正半周进行调制,达到正、负半周控制策略的对称,这样可有效地改善直流分量,但是需要通过设置参数L来实现系统的全局稳定[15]。

单极调制含有多电平的思想,在每个周期中输出电压跳变减小一半的同时只有2个开关工作在高频,减小了纹波和开关损耗。但由于需要变压器设备和逻辑控制电路,电路结构相对复杂,如图3所示。

2 改进的单极调制控制策略

若将传统的单极调制控制工作过程中VT1和VT2的导通顺序互换,即us>0时0~dTs为VT1的导通时间,us<0时0~dTs为VT2的导通时间,可得等效电路如图4所示。

由图4(a)可得:

由于fs远大于电网频率,则在一个开关周期内udc和us可视为常数,则有

把t=dTs代入式(5)得:

而在图4(b)中,即dTs

把t=Ts代入式(7),整理得:

当系统稳定工作时,一个周期内电感电流变化量为零,即

因此,综合式(8)(9)得:

单周控制APF的控制目标就是电源总负载呈电阻性,即电路应满足

其中,Re为电路总的等效负载电阻。

将式(11)等号左右两边同乘以Rs/Re代入式(10),得us>0时的控制目标方程:

其中,um(t)=udc(t)Rs/Re。

同理可得当us<0时的控制目标方程为

由控制目标方程可以看出,正负半周控制策略对称。这种控制策略和传统的单极控制一样,有相同的抑制直流分量和减小纹波的作用,但同时也需要通过设置参数L来实现系统的全局稳定。

图5(a)是式(12)(13)的控制框图,从图中可以看出:判断电源电压正负半周时,依据Rsis(t)的正负来判断,不需要使用变压器;单周控制模块减少了加法器,电路得以简化。图5(b)为开关管驱动信号逻辑选择电路,只使用了1个模拟开关和2个非门,避免了复杂的逻辑电路设计。

3 电路仿真与分析

采用Matlab/Simulink平台中simpowersystems模块对模型进行仿真,仿真电路参数如下:电源电压有效值为220 V,采样电阻Rs=0.5Ω,滤波器电感L=6 mH,直流侧电容C=2000μF,非线性负载采用整流桥直流侧带20Ω、200 mH串联负载,开关频率fs=10 kHz。仿真结果如图6所示。

图6(a)、(b)分别为电源电压和补偿前电源电流波形。图6(c)、(d)分别为双极调制策略和改进的单极调制策略补偿后的电源电流波形,可以看出补偿后电源电流波形接近于标准正弦波且与电源电压的相位基本同步,这表明单周控制APF在补偿谐波的同时大幅提高了功率因数,其中第1个周期为滤波器直流侧电容充电过程。

对比图6(c)和图6(d),可以得到以下结论:

a.双极调制存在一定的电流直流分量,而改进的单极调制策略对此进行了补偿;

b.相同的开关频率下,改进的单极调制控制策略的电源电流纹波大小约为双极调制的一半。

图6(e)为改进的单极调制策略中逆变器的输出电压,可以看出逆变器输出了0、udc、-udc3种电平,表明了单极调制策略具有多电平逆变器的思想,同时这也是单极调制控制策略补偿后电源电流纹波较小的原因。

4 结语

单周控制APF既可以抑制谐波,又可以提高功率因数,其中单极调制含有多电平的思想,既补偿电源电流直流分量,又减小了电流纹波,同时单极调制只有2个开关器件工作在高频,大幅降低了开关损耗。本文提出的改进单极调制控制策略可有效地简化单极调制控制电路,但其缺点是和传统单极调制一样需要通过设置参数L来实现系统的稳定性。

摘要：阐述了单相有源电力滤波器双极调制和单极调制2种单周控制策略。根据单极调制控制有源电力滤波器工作原理,改变开关器件的动作过程,提出一种改进的单极调制控制策略,详细分析系统工作过程的等效电路,并推导其控制目标方程,同时设计了单周控制电路和开关器件驱动信号逻辑选择电路。该方法不需要变压器和加法器,简化了单极调制的单周控制电路和逻辑选择电路。最后,运用Matlab对带非线性负载时各模型进行仿真。仿真结果表明,改进型单极调制控制策略可以补偿电源电流直流分量,并且在相同开关频率条件下其电流纹波大小约为双极调制的一半。

单相有源电力滤波器 篇5

有源电力滤波器(Active Power Filter,简称APF)是一种电力电子装置,它能对频率和幅值都变化的谐波以及变化的无功进行补偿,且补偿特性不受电网阻抗的影响;可以克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点,已经成为谐波抑制和无功补偿的一个研究热点。

目前,APF的工作原理一般为检测谐波电流,对电流进行跟踪控制,再驱动主电路逆变器。决定补偿性能好坏的关键因素是准确、实时地检测有害电流,在三相系统中基于瞬时功率理论的p-q和ipiq检测方法得到了广泛的应用,在单相谐波检测时先构造三相电流再利用三相瞬时功率理论来检测谐波,但是算法相对来说比较复杂[1,2,3,4]。

本文对谐波电流的检测方法进行了分析,在此基础上提出了一种新的单相谐波检测方法和改进的三角波调制电流控制方法,并对主电路直流侧电容电压的控制进行了研究分析。

1 有源电力滤波器的基本原理

有源滤波器由两大部分组成:谐波和无功功率检测电路及产生补偿电流的逆变器。前者的作用是先从补偿对象中检测出谐波和无功电流等分量,后者的作用是根据检测出的谐波和无功电流等产生幅值相等、相位相反的谐波分量,再注入电网,达到实时补偿谐波的目的。电压型并联式的基本原理结构如图1所示。

2 单相电路谐波电流的检测方法

设电网电压没发生畸变,则:

电流为:

其中:ip=Ipsinωt=ilcosθsinωt为瞬时基波有功电流;iq=Iqcosωt=ilsinθcosωt为瞬时基波无功电流;为瞬时谐波电流。

将(2)式两边同时乘以2sinωt得:

同理在(2)式两边同时乘以2cosωt得:

由(3)、(4)式可知,采用截止频率低于2倍电流基波频率的低通滤波器(LPF)就可得到Ip和Iq,采用锁相环(PLL)产生与电源电压同步的标准sinωt和cosωt函数,就可得到Ip和Iq了。这样电源滤波器就可以根据用户的选择,对谐波和无功电流同时进行补偿或只对谐波进行补偿。如果对谐波和无功电流同时进行补偿,这样只需分离出基波有功电流作为补偿电流,这时的算法更简单。框图如图2所示。其实这时的锁相环可以去掉,而通过控制电路产生与电网电压频率相同的正余弦信号,而相位可以任意。在实现时,让控制系统内部自己产生与电网电压同频的正余弦信号参与计算,这样实现起来更加简单。

如果只对谐波进行补偿,那么就要将有功电流和无功电流全部计算出来。框图如图3所示。

3 改进的三角波调制电流控制方法

图4为单相并联型有源电力滤波器系统主电路结构图,它将变流器每相桥臂等效为一个理想的单刀双掷开关,主电路所有工作状态对应的开关系数如表1所示。

有源电力滤波器的补偿电流是由变流器输出电压Kudc与交流侧电源电压us共同作用在滤波电感L上产生的,对于该电路有:

式中ic*为变流器的指令电流,uc*为与ic*相应的变流器上的指令电压。由上式可得:

由此可见,uc*与电源的瞬时电压us有关,它们之间存在线性的比例关系,所以引入一个与电源电压的瞬时值成正比的参数k2,那么控制关系就变成如式(7)所示:

其中,k1、k2—比例系数,均可通过PI控制器并选取恰当参数实现。

则改进的三角波调制电流控制方法的原理如图5所示。

改进的三角波调制电流控制方法与上述传统的三角波调制电流控制方法相比,通过在输出指令电压中增加一个与电源电压瞬时值成正比的量,消除了电源电压的干扰因素,可以减小电流误差的波动范围。这样就提高了变流器输出电压的准确性,使有源电力滤波器实际输出电流能够精确地跟踪指令电流的变化。

4 单相有源电力滤波器的仿真研究

本文在仿真模型中使用MATLAB/Simulink软件中相应的模块来组成仿真电路的模型,主要参数:电源电压VS2=311 V,频率为50 Hz,电源侧的两电感L1=1 mH,L2=1 mH,Ra1=0.02Ω。非线性负载采用二极管桥式整流电容滤波,电阻Ra2=100Ω,整流电容C1=200μF,负载交流侧接一个电感L3=5 m H,逆变器直流侧电容C2=2 000μF,采样电阻Ra3=100Ω。

检测到的谐波及无功电流和补偿后的电源侧电流、电压波形如图6、7、8所示。

由图7可知,变流器直流侧电压在约0.1 s时达到给定值400 V,随后的波形比较平直,说明电压环的控制方法基本实现了对直流侧电压的控制,当直流侧电压未达到给定值之前,变流器工作于逆变状态,电压跟踪控制使补偿电流迅速跟踪谐波及无功电流,且具有较小的跟踪误差,模型参数中滞环宽度设置为1。逆变器直流侧电压达到给定值后,电源侧电流基本为正弦波,且与电源电压同相位,说明单相有源电力滤波器基本实现了消除谐波和提高功率因数的功能。

5 结语

谐波及无功电流的检测和补偿电流的跟踪控制是APF中的核心。本文对单相APF的谐波及无功电流的检测和补偿电流的跟踪控制进行了分析和仿真验证,所提出的单相谐波电流的检测方法和改进的三角波调制电流控制方法,能够实时跟踪谐波电流的变化,有效地抑制谐波,实现了对直流侧电压控制,使APF达到了消除谐波和提高功率因数的目的。

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[3]李建林,张仲超.相移SPWM多电平变流器有源滤波器的仿真[J].高电压技术,2003,29(2):27-28.

单相有源电力滤波器 篇6

目前,消除电网谐波的方法主要有无源滤波器、有源滤波器(APF)和混合型有源滤波器。在滤波效果和容量方面,混合型有源滤波器一方面能较好地改善无源滤波器的滤波效果;另一方面,相对于单独使用的有源滤波器而言,其装置容量大大降低[1]。当前使用较为广泛的并联型混合有源滤波器为APF经变压器后再与无源滤波器串联接入电网,其中无源滤波器承担大部分谐波和无功补偿任务,APF起到补偿高次谐波和改善系统性能的作用,此时APF需要提供的补偿电流较小,从而使APF所需容量大大减小,但在串联支路流过的基波电流较大时变压器一般需采用有气隙的变压器,从而造成漏磁增加,该漏磁通相当于在变压器的原边串联了一个空心电抗,该电抗会影响无源滤波器的调谐效果并使有源滤波器所需容量增大。西安交通大学王兆安教授领导的研究小组,提出将有源滤波器与一个很小的附加电感通过耦合变压器并联后串入无源滤波器中的方法[2],此时由于附加电感与无源滤波器相比基波阻抗很小,附加电感两端所占基波电压很小,APF承受的电压很低。但该方案APF所需容量仍然大于∑X h·Ih2(Ih为电网某次谐波电流值,Xh为无源滤波器的某次谐波感抗)。

本文将采用一种新的并联混合型电力滤波方案,该新型滤波器基于磁通补偿原理和谐波分流技术,通过电路拓扑结构的改变,使电网中的谐波电流流入三绕组变压器的两个线圈,在变压器铁芯中产生的谐波磁通部分补偿,未完全补偿的部分由APF产生的谐波电流的磁通进行补偿,最终达到减小APF容量的目的。

1 系统构成及工作原理

所提单相并联混合型有源电力滤波器的拓扑结构如图1示,该并联混合型滤波器由一组双调谐滤波器、有源电力滤波器、三绕组变压器、空心电抗器L、电容器C和投切断路器DL组成。

采用双调谐滤波器与采用两个单调谐滤波器相比,其基波损耗较小,且只有一个电感L1承受全部冲击电压,同时可以避免使用高通滤波器时产生的较大发热损耗。双调谐滤波器设计成频率为250 Hz和350 Hz的5次、7次纯调谐无源滤波器。空心电抗器L与三绕组变压器原边并联,三绕组变压器一副边绕组与电容器C串联后接入电网,另一副边绕组与APF相连。该方式中,谐波和无功功率主要由无源滤波器补偿,而有源滤波器的作用是改善无源滤波器的滤波特性,克服无源滤波器易与电网阻抗发生谐振的缺点。由于无源滤波器被配置为纯调谐,APF不承受调谐次谐波电压,又因为空心电抗器L与双调谐滤波器相比基波阻抗很小,APF承受电压很低,因此APF所需容量可以很小。因此在成本造价上,有源部分的成本可以大大降低,而无源部分的成本并没有增加。

电容器C支路首先起到谐波电流分流作用;其次电容器C对谐波电流呈容性,而无源滤波器对谐波电流呈感性,谐波电流经过分流后,在三绕组变压器铁芯中产生的谐波磁通相互抵消,未完全抵消的部分再由APF产生的补偿电流的磁通进行补偿,这样APF的所需容量将进一步降低。同时,电容器C对高次谐波呈低阻抗,也能起到高次谐波滤除作用。

当APF发生故障时,可以通过快速熔断器,使其迅速脱离滤波系统,而双调谐滤波器还可以正常运行。当双调谐滤波器或电容器C发生故障时,断路器DL可以使其脱离电网系统,便于检修和维护。

2 APF投入前系统稳态分析

在APF未投入运行时,非调谐次高次谐波单相等效电路如图2所示。谐波电流经过电容器C、双调谐滤波器、电网阻抗三条支路分流,所以可得:

由于三绕组变压器原副边变比N为1︰1︰1,可得:

对三绕组变压器进行磁路分析,由磁动势F=Ni=ΦRm(Rm为磁路的磁阻)可得:

设变压器原边电动势为E,因为变压器原边电压与其并联的空心电抗器L电压相等,即

由于

将式(4)、(5)代入式(3)可得:

由于变压器对高次谐波的激磁非常小,所以Rm近似于零,即

将式(1)和式(7)代入式(2)可得:

解式(8)可得:

利用mathematica分别对支路谐波电流ILh、IC进行分析,设谐波源产生5、7、11、13、17、19次谐波,

系统参数如表1所示。

APF投入前,ILh、IC谐波电流波形如图3、图4所示,双调谐滤波器支路电流ILh峰值为300 A,电容器支路电流IC峰值为85 A。

3 APF投入后系统稳态分析

在APF投入稳态运行后,非调谐次高次谐波单相等效电路同图2,谐波电流经过双调谐滤波器、电容器C分流,即:

此时相地间谐波电压接近于0,设三绕组变压器原副边变比N为1︰1︰1,忽略滤波器的电阻压降,在负载谐波完全由滤波器滤除情况下,由图2可得:

由式(11)可得:

采用mathematica对支路谐波电流ILh、IC分析,结果如图5、图6所示。

如图5、6所示:APF投入运行后,双调谐滤波器支路电流ILh峰值由300 A增加到500 A,电容器支路电流IC峰值由85 A增加到120 A。由此可见,APF投入运行后,谐波电流极少流入电网,大部分经过ILh、IC支路分流。

4 APF投入系统后所需容量分析

APF投入运行后有:

联立式(13)、(14)得:

即

由于变压器对高次谐波的激磁很小,所以Rm近似于零。即:

APF所承受的谐波电压为:

APF所需容量为:

其中:XLh IS2为传统并联混合型有源滤波器APF所需容量的最小值。

因此,在APF稳态运行情况下,APF所需容量理论上小于其它形式的并联混合型滤波器。为了验证新型滤波器APF所需容量更小,本文将所提出的新型并联混合型有源滤波器(图1,方案1)与传统的并联混合型有源滤波器(图7,方案2)在APF稳态运行时所需容量进行比较。

传统并联混合型滤波器无源部分也采用双调谐滤波器,参数与新型滤波器一致。

由以上结果可以看出,新型有源滤波器在降低非调谐次高次谐波(11、13、17、19)APF所需容量的效果上,是非常显著的;在调谐次谐波(5、7)APF所需容量上与传统型滤波器相差不大。

5 APF的控制方式

本文采用检测相地间谐波电压控制方式。APF投入稳态运行时,通过控制APF,使电网相地间谐波电压接近于0。这种控制方式相当于将混合型电力滤波器看成一个可变的谐波阻抗,它并联在电网上,通过控制APF来调节该谐波阻抗,当该谐波阻抗对需滤除谐波的阻抗接近于零时,可以使绝大部分负载谐波电流进入滤波支路而不流入电网。

电压跟踪控制电路采用与参考谐波电压信号比较的瞬时值比较方式,如图8所示。

图中UC*为相地间谐波电压实际值对应信号,在该方式中,把相地间谐波电压信号UC*与0进行比较,两者的偏差ΔUC*作为滞环比较器的输入,通过滞环比较器产生控制主电路中开关通断的PWM信号,该PWM信号经驱动电路来控制开关器件的通断,从而达到减小流入电网谐波电流的目的。

6 仿真与实验

利用Matlab对单相混合型滤波器投入前后电网电流的谐波含量进行仿真,仿真电路如图9所示,电路原件参数如表1所示。APF主电路采用电压型PWM变流器;谐波电压检测采用傅立叶离散分析法;变流器直流侧电压控制采用电容滤波的单相桥式整流电路;本文用5、7、11、13、17、19次电流源代替谐波源;开关在0.04 s时闭合,APF投入运行。APF投入前电网电流波形如图10所示,APF投入后电网电流波形如图11所示;Scope为系统谐波检测窗口,波形如图12所示,图中,0~0.02 s时为系统电压波形,经过一个周期(0.02 s)后检测出系统谐波,APF在0.04 s时投入运行,滤波效果比较理想,且投入过程比较平稳,没有引起大的谐波畸变。

7 结论

提出了一种基于磁通补偿原理的单相并联型混合有源滤波器,利用谐波电流通过无源滤波支路与电容器C支路分流,使变压器铁芯中产生的谐波磁通相互补偿,使有源滤波器只需产生很小的补偿电流,从而大大减小有源滤波器的所需容量。仿真结果表明,新型单相混合滤波器在所需APF容量很小情况下可以取得很好的滤波效果,具有很高的工程应用价值。

摘要：提出一种新型单相并联混合型有源滤波器的拓扑结构,分析了其基于磁通补偿和谐波分流技术的原理,在无源部分只装设双调谐滤波器的情况下,与传统并联混合型滤波器相比较,有源滤波器(APF)所需容量大大减小;采用检测相地间谐波电压的控制方式,并进行相应的仿真研究。结果表明,新型单相并联混合型有源滤波器滤波效果好,控制方式可行,有源滤波器所需容量很小。

关键词：并联混合型有源滤波器,双调谐滤波器,谐波电压检测,APF

参考文献

[1]王兆安,杨君,刘进军.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京:机械工业出版社,2005.WANG Zhao-an,YANG Jun,LIU Jin-jun.Harmonic Restraint and Reactive Power Compensation[M].Beijing:China Machine Press,2005.

[2]符志平,王跃,杨君,等.新型单相混合有源电力滤波器的研究[J].电力电子技术,2003,37(6):27-29.FU Zhi-ping,WANG Yue,YANG Jun,et al.Study on a Novel Single-phase Hybrid Active Power Filter[J].Electric Power Electronic Technology,2003,37(6):27-29.

[3]李达义,陈乔夫,贾正春.一种实用的基于基波磁通补偿的串联混合型有源电力滤波器[J].电工技术学报,2003,18(1):68-71.LI Da-yi,CHEN Qiao-fu,JIA Zheng-chun.One Kind Practical Based on Fundamental Wave Magnetic Flux Compensation Series Connected Mixed Active Power Filter[J].Trans of China Electrotechnical Society,2003,18(1):68-71.

有源电力滤波器的研究 篇7

有源电力滤波器种类繁多, 具有不同的分类标准。根据应用场合不同, APF可分为有源直流滤波器和有源交流滤波器两大类。前者主要用来消除高压直流系统中换流器直流侧的电流、电压谐波;后者则应用于交流电力系统。

2 补偿电流检测方法。

准确、实时地检测出电网中瞬态变化的电压或电流信号是有源滤波器进行精确补偿的关键。目前, 补偿电流的检测主要有以下几种方法。2.1基于频域运算的分析法:将检测到的畸变电流 (或电压) 进行傅里叶变换, 分解为高次谐波代数和的形式, 再将其合成为总的补偿电流。其需要进行大量的运算, 当要求消除的谐波次数很高时, 微机的适时计算有困难, 不适合实际控制, 但现在经过算法改进和DSP的应用, 这方面会有突破。2.2瞬时空间矢量法:最广泛应用的一种检测方法。利用瞬时无功功率理论, 计算出瞬时实功率和瞬时虚功率, 滤去基波分量后得到高次谐波瞬时实功率和瞬时虚功率, 算出补偿电流。该方法能快速跟踪补偿电流, 进行适时补偿, 即使高次谐波增加, 系统也不会过载, 且不受电网参数和负载变化的影响, 但成本高, 系统损耗大, 特别当补偿谐波电流次数较高时, 需要较高的PWM控制开关频率。

3 补偿电流的产生。

补偿电流的产生通常采用基于PWM的电压源逆变器, 从采用的电流控制方法看, 主要有以下几种。3.1三角载波线性控制:最简单的线性控制方法, 利用一个三角波和高次谐波比较从而得到不同时刻逆变器的开关状态。此方法的动态响应好, 但开关频率不固定且较高, 产生噪音和造成较大的开关损耗及高频失真。3.2滞环比较控制:将补偿电流参考值与逆变器实际电流输出值之差输入到具有滞环特性的比较器, 通过比较器的输出来控制开关的开合, 从而达到逆变器输出值实时跟踪补偿电流参考值。此方法开关损耗小, 动态响应快, 但系统的开关频率、响应速度及电流的跟踪精度会受滞环宽带影响。3.3无差拍控制:利用前一时刻的指令电流和实际补偿电流值, 根据空间矢量理论计算出逆变器下一时刻应满足的开关模式。随着DSP应用的普及, 这是一种很有前途的控制方法。

4 有源滤波器的发展趋势

目前APF在对电网电能质量进行补偿时还存在许多需要进一步研究解决的问题, 如提高装置容量、解决控制系统延时、降低设备损耗、提高补偿效果及性能、提高性价比等。

结束语

有源电力滤波器在日本、美国等发达国家已经得到高度重视和日益广泛的应用。我国对这方面的研究起步较晚, 除了少数几台APF已投入试运行外, 其他大部分处于研究阶段, 这与我国目前电力系统高次谐波污染日益严重的状况不相适应。应加大对APF的研制工作的政策扶持, 引进西方国家的先进技术, 研制开发低损耗、低价格及大容量的APF, 发展适合我国电力系统标准和实际情况的电力电子控制技术。随着我国电能质量治理工作的深入开展, 利用APF进行谐波治理会具有巨大市场应用潜力和发展前景。

摘要：有源电力滤波器对带非线性负载的交流电网进行谐波抑制和无功补偿已经是一项比较成熟的技术, 综述了有源电力滤波器技术研究的新进展, 展望了有源电力滤波器在我国发展前景。

并联有源电力滤波器设计 篇8

关键词：有源电力滤波器,DSP,TMS320F28335,IGBT,AD7656

为保证供电质量, 防止谐波对电网及电力设备的危害, 除对电力系统加强管理外, 还必须采取必要的措施来抑制谐波。有源电力滤波器 (Active Power Filter, APF) 被公认为是治理谐波、改善电能质量最有效的手段之一, 已成为电力电子技术应用中的一个研究热点。研究一套并联型有源电力滤波器对于提高电能质量以及系统的安全使用有着十分重要的意义。

1、并联有源电力滤波器结构原理

本系统是基于三相三线制的并联型有源电力滤波器 (简称APF) , 交流电网对各种负载供电, 负载中存在非线性负载谐波源, 产生谐波、消耗无功。APF由四部分组成:主电路、IGBT驱动电路、数字控制电路和谐波电流检测电路。本系统原理是根据瞬时无功功率理论的ip-iq算法原理, 首先由DSP、FPGA等数字控制器计算出三相电流中的谐波分量, 再利用不同的方法产生驱动开关元件的PWM指令, 这些信号经过相关电路变成驱动信号驱动相应的开关器件, 进而产生与非线性负载电流相位相反, 幅值为负载电流中的谐波分量幅值的补偿电流, 从而达到滤波目的。

2、系统硬件设计

2.1 谐波检测电路硬件设计

因为DSPTMS320F28335处理能力有限, 如果将谐波检测以及数据运算都由DSP来完成, 系统的运行效果会受到很大影响, 为了减少DSP运算任务, 在谐波检测系统中, DSP只负责数据运算, 不参与控制AD采集数据的工作, 谐波检测的数据采集工作由CPLD控制AD来完成, 因为系统需要检测7路模拟信号, 所以需要两片AD7656进行采样, 在此, 我们由CPLD控制两片AD7656对7路模拟信号进行同时采样, 当数据采集结束后, CPLD依次从AD7656读取7路数字信号, 并将这些数据存储在片内的FIFO系统当中, 当7路数据读取结束后, FIFO系统产生中断, 用以告知DSP采样完成并读取数据。本系统采用CPLD与两片AD7656以并行的方式连接, 以提高数据的读取速度。

CPLD的I/OB19与AD7656的CONVST A、CONVST B、CONVST C相连, 作为同时启动六路AD转换的控制端口, I/OB20与/CS片选引脚相连, 作为AD7656的片选控制口, I/OB21与/RD读寄存器引脚相连作为读控制口, I/OB22与BUSY相连作为AD转换完成状态检测口, 另一片AD7656与CPLD的连接与上述方法相同, 在此不再介绍。在本系统中, 用两片AD同时采集7路模拟信号, CPLD同时控制两片AD7656进行AD转换, 读取采样结果时, 先读取第一片的AD的6路采样结果, 然后再读取另外一片AD的1路采样结果, 当7路AD采样结果全部读出, 并存储在CPLD的FIFO系统后, 产生FIFO中断信号, 此中断信号由CPLD的I/OB18口发出, 其与DSP的CAP6引脚相连, 当DSP捕捉到该中断信号后, 通过GPIOB10端口发出读信号给CPLD, 然后依次读出7路数据。

2.2 IGBT驱动电路硬件设计

IGBT驱动电路的作用是驱动IGBT开关进而产生补偿电流, 驱动电路的性能直接影响着整个系统的性能, 良好的驱动电路可以保证IGBT可靠关断、减小开关损耗、降低关断时间、提高耐压和承受du/dt的能力、提高抗干扰能力。为了降低噪声、提高整个系统的性能, 大多数系统多采用集驱动与保护功能于一体的专用混合集成驱动模块电路。本系统采用西门康公司的SKHI23/12型IGBT驱动板。其具有以下特点:

(1) 集电极和发射极电压实时监控的短路保护, 在短路情况下它将阻止输出缓冲器;

(2) 软关断功能自动延长IGBT的关断时间;

(3) 输入与输出间的所有信息采用变压器隔离采用变压器隔离;

(4) 电源电压过低监视保护电路;

(5) 为了避免半桥上、下两个IGBT直通, 设置有内部互锁电路, 死区时间可以通过设改变电阻阻值来调整。

2.3 系统整体硬件设计

首先电网的的电流电压通过霍尔传感器转换成符合AD采样的输入标准, 然后DSP28335控制AD7656将模拟信号转换成数字信号, 并计算得出补偿指令电流, 然后生成并发出控制IGBT的触脉冲信号。驱动模块将控制模块产生的驱动信号通过SKHI23/17驱动板去驱动IGBT开关, 进而产生所需要的补偿电流;显示模块为APF提供了友好的人机接口界面, 通过其可以直观的观察系统的运行情况;为了实现控制的方便性, 本系统提供RS485通讯口与上位机进行通信, 这样能够实现远距离的控制, 并且可以通过上位机设定下位机的具体参数, 达到远程操作的目的。

3、系统软件件设计

系统初始化完毕后开始检测电网中的电能质量, 如果电能质量正常则会进入再次检测的状态, 如果有谐波存在或者缺少无功, 则会触发系统运行, 开始采集数据并分析数据以产生控制IGBT开关的PWM信号, 产生所需的补偿电流并注入电网后, 系统会再次检测电网的电能质量, 直到电能恢复正常标准。

4、结语

本文设计了一种基于DSPF28335的并联有源电力滤波器, 设计出了基于DSP的控制电路和IGBT驱动接口电路设计, 本系统能够实时实补偿无功并改善电能质量。

参考文献

[1]汤赐, 罗安, 赵伟等.混合型并联有源滤波器的稳定性[J].中国电机工程学报, 2008, 28 (6) :43-47.

有源电力滤波器相关问题探讨 篇9

有源电力滤波器, 顾名思义是借助外部电源进行动态抑制谐波、补偿无功的一种新型电力装置设备。这种设备需要提供外部电源, 在应用上可以克服传统的LC等滤波器造成的谐波抑制和无功补偿方法的带来的单位固定补偿, 基本上实现了动态跟踪补偿。

电力谐波严重危害电能的供给和使用, 它一方面使供电系统的供电效率下降, 威胁电力系统自身的安全运行;另一方面, 又会影响电力系统的供电质量, 使电力用户电能的使用受到限制甚至烧毁用电设备。在现实应用中, 如何做到加强对有源电力滤波器及其相关技术研究, 特别是在应用上的提升换档, 对提高有源滤波装置性能, 更好应用于生产实际需要, 尽量发挥其在电力谐波治理的的作用, 对生产一线和科研一线的工作提出了更多的要求。

1 工作原理

有源电力滤波器的工作是通过电流互感器检测负载电流, 并通过内部DSP计算, 提取出负载电流中的谐波成分, 然后通过PWM信号发送给内部IGBT, 控制逆变器产生一个和负载谐波电流大小相等, 方向相反的谐波电流注入到电网中, 达到滤波的目的。

2 谐波电流检测方法

过去谐波电流是由电气化铁路和工业的直流调速传动装置所用的, 由交流变换为直流电的水银整流器所产生的。近年来, 产生谐波的设备类型及数量均已剧增, 并将继续增长。所以, 我们必须很慎重地考虑谐波和它的不良影响, 以及如何将不良影响减少到最小。有源电力滤波器, 性能好坏以及是否适用于生产, 在很大程度上取决于该设备所所采用的谐波电流检测方法。基于此, 对检测方法的好坏, 直接关系到该设备能否实时、准确。有源电力滤波器 (APF) 的关键技术之一, 是检测非线性负载电流中的谐波及无功电流。理论上讲, 瞬时功率理论是最适合有源电力滤波器对谐波进行实时检测的方法。目前, 我国基本上采用“基波电流分量-被检测电流=谐波电流分量”的方式, 通过低通滤波器滤波 (LPF) 方式得出基波电流分量。

现实生产应用中, 也有不少同行采用了另一种方法, 即直接通过高通滤波器 (HPF) 来分析检测, 得到谐波电流分量, 从而大大简化了检测的程序, 也降低了对检测装置的要求。下面进行简单分析:

一是采用带通 (带阻) 滤波器检测法。就是采用50Hz带通 (带阻) 滤波器把被测电流中的50Hz基波分量分离出来, 通过模拟带通 (带阻) 滤波器分离出被测信号中的基波分量。这种方法的做点是可以很快得到谐波电流, 但缺点是不能同时分离出无功电流。

二是通过快速傅里叶变换法 (FFT) 。这是离散傅里叶变换的一种快速算法, 能克服时间域与频率域之间相互转换的计算障碍, 在光谱、大气波谱分析、数字信号处理等方面有广泛应用。采用该方法换算时, 通常需要2次FFT变换, 故在时间上有延时。与此同时, 如果电压发生畸变, 也可能带来非同步采样误差, 并且可能造成误差较大, 这种方法对高次谐波的检测精度影响大。

三是采用小波变换法。小波变换作为一种新兴的理论, 在信号处理方法中, 由于小波变换具有良好时频特性, 即时效一致性较好, 故能迅速的捕捉并精确定位奇异点。但通过小波变换, 来实现实时的谐波电流精确目前还有一定的困难。

四是自适应电流检测法。自适应电路检测法是一种有前景的新方法。

本方法在于该系统是由信号预处理部分、参考正交信号产生部分、计算机软件的自适应滤波部分以及计算机分析和显示部分构成。优点是对信号中产生的无法补偿的延时和相移予以补偿, 提高了检测系统的动态响应特性和精度;提出的了改进型自适应滤波算法, 克服了传统的自适应检测方法存在着的固有局限性;系统可检测出基波的有功和无功分量, 便于APF的无功电流补偿;采用锁相环产生参考电压的方法, 可将电压信号的采样干扰降到最低, 并产生正弦波形的参考电压;在积分器前串接低通滤波器的方法, 提高了系统检测精度和动态响应特性。缺点是软件硬件的实现比较困难, 目前尚未大规模应用于生产实践。

另外, 基于瞬时无功功率理论的电流检测法等方法各有优、缺点, 也应用于不同的领域, 这里不再一一叙述。

3 补偿电流控制方法

当有源电力滤波器的主电路及控制对象确定以后, 补偿电流的控制方法将成为决定其性能和效率的关键。

一是三角载波调制电流控制。这种控制的方法是相对而言最简单的方法。其原理是通过与高频三角载波比较检测环节的电流实际值与参考值之间的偏差, 将所得矩形脉冲作为控制信号, 进而在变流器的输出端获得所需的电压和电流波形。

二是滞环比较电流控制。这种方法是将补偿电流值的差值输入到比较器, 通过输出的信号来控制功率元件的闭合, 从而实现跟踪补偿电流参考值。

三是无差拍电流控制。这种方法是基于电流滞环比较控制技术发展起来的全数字化控制技术, 是比较新型的衫和技术。优点是对电流变化的反应过程能够实现快速响应, 缺点就是计算量大, 而且对系统参数的设计、参考值等方面依赖性较大, 一旦参数不合理, 将有可能导致其他错误。

4 结论

随着数字信号处理器的发展, 有源电力滤波器系统中谐波检测模块和控制部分逐步由模拟走向数字化, 以更好地满足系统实时性要求, 改善系统补偿性能。

参考文献