采用二重化主电路实现的100kva并联型有源电力滤波器

《采用二重化主电路实现的100kva并联型有源电力滤波器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、采用二重化主电路实现的100kVA并联型有源电力滤波器

2、第1...lunanceLei变流器构成，容量分别是50kVA，这两个功率模块公用一组直流电容器；交流侧与负载谐波源并联连接。工作时，各组P变流模块根据电流跟随控制电路所发出的指令信号独立工作，产生各自的谐波补偿电流，相加后以抑制谐波源负载注入电网侧电流500)this.style.ouseg(this)">图3并联型有源电力滤波器系统构成中的谐波成分[3]。在有源电力滤波器的出线端还可加入小容量的无源LC滤波器，以滤除补偿电流中的高次开关纹波。电力电子器件随着容量的增大其所容许的开关频率越来越低，所以在将APF用于大容量谐波补偿时就

3、面临着器件开关频率与容量之间的矛盾。采用多重化主电路实现大容量APF是一个较好的解决方案。采用这个方案可以在增大容量的同时，提高电路等效开关频率，并且只需要一套控制电路，在经济上更加合理。[4]2.3控制电路工作原理由于并联型APF需要补偿电网中实时改变的谐波电流与无功电流，所以对于控制系统的实时性有很高的要求，因此早期的APF都采用模拟控制方法。随着微电子技术的迅速发展，APF控制系统正逐渐从模拟向数模混合方向发展。采用数字电路实现指令运算等功能可以免受温飘及元件老化的影响，提高系统的稳定性；便于系统升级，有利于采用一些复杂控制方法；可以方便的实现对指定次谐波和给定无功功率的补偿。图4给

4、出了控制方法的框图。指令运算500)this.style.ouseg(this)">图4控制方法框图电路从同步电路处得到与电网电压同步的正弦信号，由采样得到的负载电流信号经过离散傅立叶变换计算出电流中的各次谐波大小，处理后再经过反傅立叶变换生成补偿指令波形，应用这样方法可对指定次谐波电流及给定无功功率进行补偿。生成的补偿指令信号，经过均流处理，即对各P变流器输入的补偿电流指令为总指令的一半，再经过电流跟随控制电路生成P驱动信号分别送给并联的两个P变流器，控制主电路产生所需的补偿电流。变流器工作的时候，其自身的能量损耗会引起直流侧电容电压的降低，为了保证变流器的正常工作，直流侧电压需保持恒定

5、。为此，引入了直流电压反馈控制。Uc的给定值Ucr与反馈值Ucf比较之后的偏差，经过PI调节器，给补偿电压的指令信号中加入一定的基波成分，使得变流器在生成所需要的谐波电压的同时，产生一定的基波电压。该基波电压与流经APF电流中的基波成分相互作用，提供变流器工作时所消耗的能量，以维持直流电压Uc的恒定。电流跟踪控制电路采用跟踪型P控制，使用的是三角波比较方式。这种方式与其他用三角波作为载波的P控制方式不同，它不直接将指令信号ic*与三角波比较，而是将ic*与ic的偏差Δic经放大器A调理后再与三角波比较。A往往采用比例放大器或比例积分放大器。这样组成的一个控制系统是基于把Δic控制为最小来进

6、行设计的。器件的开关频率固定，且等于三角载波的频率，这样有利于无源滤波器的设计，可以很好的滤除开关谐波。多重化主电路等效开关频率的提高是通过错开每个P变流器开通时刻的方法来实现的，也就是将每个功率模块的导通时刻在相位上错开180o。这样，每个变流器中的电力电子器件的开关频率不变，而系统的开关频率是由这两组变流器的开关频率迭加而成的，因此，系统总的开关频率就是各P变流器开关频率的2倍。具体实现的时候，就是使第二组电流跟随控制电路中的三角波信号与第一组电路中的三角波信号反向。图4中的计算与控制功能比较复杂，要得到好的补偿效果，控制系统就应该尽可能快的检测并分析、计算出电流中的谐波分量，然后据次

7、产生补偿电压的指令信号，从而达到实时控制APF的主电路使其输出所需波形的目的。这一方面要求控制系统具有快速的数字信号处理能力，另一方面也要求系统具有丰富的I/O接口并适合于控制电力电子器件。为了达到这些要求，本系统采用了以双DSP为核心的数模混合式控制方法。[5]控制电路结构框图如图5所示。其中选用TMS320C32芯片完成负载电流分析、补偿电流指令计算，同时还要实现与上位机的通讯功能。TMS320F240芯片主要完成数据采集500)this.style.ouseg(this)">图5控制电路结构框图和进线电压同步的功能。C32与F240芯片通过一片双口RAM实现数据的共享，C32与F24

8、0的地址译码工作是由一片CPLD完成的。这片CPLD还作为F240与A/D接口所需的等待状态发生器，同时还要完成缺相、相序检测和故障报警、封锁脉冲的功能。I/O接口、保护电路、控制脉冲的生成和电流跟踪控制则由系统中的模拟电路部分实现。3实验结果利用所研制的有源电力滤波器对图1中所示的谐波源进行补偿试验。谐波源由一个带电阻性负载的三相整流桥构成。图6~8给出了试验结果。记录仪器采用的是HIOKI公司生产的3193功率分析仪