有源电力滤波器谐波及无功电流检测的不必要性探讨

《有源电力滤波器谐波及无功电流检测的不必要性探讨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、------------------------------------------------------------------------------------------------有源电力滤波器谐波及无功电流检测的不必要性探讨――(一)理论分析王广柱山东大学电气工程学院，济南250061Email：摘要从并联型有源电力滤波器(APF)直流侧电容电压以及APF电流的双闭环控制的角度，分析和探讨了谐波及无功电流检测对APF补偿精度的影响，结果表明：谐波及无功检测信号只不过是电容电压闭环系统中的一个前馈补偿信号，它不能提高反可能降低谐波及无功电流的补偿精度。通过进一步

2、对负载电流突变时，APF补偿电流跟随性能的研究和比较，结果表明：谐波及无功检测信号对提高APF跟随负载有功电流分量突变的能力上，其作用也十分有限。因此认为经典APF的谐波及无功检测不是必需的。关键词：有源电力滤波器，谐波及无功电流检测，闭环控制，前馈控制1．引言有源电力滤波器(ActivePowerFilter--APF)是大家公认的治理谐波污染的有效工具之一，自从它的基本补偿原理在20世纪70年代提出[1]、特别是80年代以来，由于新型电力半导体器件的出现，以及日本学者H.Akagi的基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法的提出[2]，有源电力滤波器得以迅速发展。至今为止，A

3、PF仍然是电力电子技术——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------领域中的研究热点之一。APF基本控制策略(下简称经典策略)就是：首先检测非线性负载的谐波及无功电流，反相后作为APF的参考指令电流，然后控制APF电流跟踪指令电流信号，向电网注入与负载谐波及无功电流相反的电流。根据这一基本思想，首要的任务就是检测负载电流中的谐波及无功电流，人们认为谐波及无

4、功电流的检测方法决定了谐波电流检测精度，进而影响APF的电流补偿效果。因此，谐波检测技术一直是APF领域的重点研究内容。现有的谐波检测方面主要有：基于瞬时无功理论的检测方法[2-3]及其改进方法[4-10]、自适应检测方法[11]、神经网络检测方法[12]以及闭环检测方法[13]等。然而，本文从APF控制系统的角度，通过分析谐波检测信号在APF双闭环系统中的作用以及对APF补偿精度和电流跟随性能的影响，结果发现：谐波及无功电流检测在APF中并不是必需的。无功分量作为APF电流参考指令值ic*，APF电流ic由电流控制器控制PWM开关信号，使ic跟踪ic*。APF直流侧电容端

5、电压Vdc采用闭环控制，其设定值为Vdc*，电压调节器VR的输出DIp代表APF有功电流调节量。谐波及无功检测有多种方法，但由于在APF中，谐波检测并不需要分离出各次谐波，因此现有的谐波检测方法几乎都是首先检测负载中的基波(正序)有功电流分量，然后再从负载电流中减去该电流来获得谐波及无功电流的方法，其中最流行的是基于瞬时无功理论的谐波检测方法，如图2所示[2,6-7]。因此，综合电容电压控制后，APF谐波检测及控制原理可用图3(a)——————————————————————————————————————----------------------------------

6、--------------------------------------------------------------*等效。图中，iLf、iLh*分别表示负载的基波(正序)有功和谐波及无功电流检测计算值，单元SIN表示对电源电压vs进行锁相处理，得到与其同频同相的单位幅值基波正弦波S，然后与电压调节器输出DIp相乘，得到与电源电压vs同频同相的基波正弦波信号Dip(注意：在图2中，DIp需与低通滤波器(Low-PassFilter—LPF)其正弦电流信号Dip被隐含后的有功电流分量p相加，在输出参考电流中，图3(a)和图2等效。)。经过加法2．APF控制系统数学模型

7、2.1APF的经典控制策略图1给出了并联型APF的经典控制策略原理图，图中，由谐波及无功电流检测单元运算的负载谐波及dc图1并联APF的经典控制策略图2基于瞬时无功理论的谐波及无功电流检测方法[2,6-7](a)(b)图3并联APF经典控制策略的谐波检测方案器变换后，图3(a)可变换为图3(b)的形式。图中，有i*s=i*Lf+Dip(1)i*s=i*c+iL(2)式中，i*s——————————————————————————————————————--------------------------------