双降压式三相有源电力滤波器的研究

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1、双降压式三相有源电力滤波器的研究第一章绪论1.1课题研究背景电能应用于现代社会的方方面面，是目前最重要的生产能源，在经济发展过程中起到重大作用。电能质量的优劣直接影响着不同行业的生产。随着科技进步以及社会的发展，各个行业都对电能质量的需求不断提高。而衡量电能质量好坏的首要指标就是电力系统谐波含量[1]。随着电力电子技术的发展，交直流电机、不间断电源、变频调速器、半导体整流设备、计算机等新型用电设备出现在生产及生活中，应用数量也急速增加[2]。这些电力设备作为接入电力系统的负载，具有显著的非线性特征，从电网获取的电流波形发生严重畸变

2、，不再是同电网电压波形相同的正弦波。电力系统谐波不仅对非线性负载设备的工作产生影响，同样也会对电网的安全运行产生危害，影响系统的正常运行。畸变的电流同样在电网阻抗上产生畸变的压降，这又会导致供电电压的波形畸变[3]。谐波电流和电压的出现能对电网以外的用电设备及其配套通信系统的正常工作造成影响，有时甚至能造成用电设备的损毁。近年来，由于谐波污染而带来的用电事故频发，谐波危害的严重性越来越受到各国政府及企业的重视。谐波污染对于电网及其他系统造成的危害主要表现在：增大用电装置负荷、谐波幅值放大、加速输电线路老化、对通信设备的干扰、增加装

3、置谐振概率、使继保设备误操作等[4,5]。对于谐波含量标准，IEEE和IEC等国际组织有着严格的规定，同时明确了相关的谐波含量国际标准。相应国际标准的规定是用来降低负载对电网干扰，以保证电网安全与可靠地运行。随着电力负载在生产生活中的广泛应用，谐波抑制问题也逐渐开始得到我国相关部门的高度认识，不断制定与修改相关电能质量的国家标准，国家标准规定电网电压不超过10kV的电压总畸变率不超过5%[6,7]。随着电压等级的升高，对于电压畸变率的标准也趋于严格。表1-1显示出电压等级与允许谐波含量的对应标准。其中，对于某些对电能质量要求严格的

4、单位，比如医院、测试部门及科研院所等，规定这些用电单位电网的总谐波畸变率不超过3%[8]。.1.2有源电力滤波器的现状和发展趋势在20世纪60年代末，J.F.Marsh和B.M.Bird两位学者发表的论文里面第一次提出APF的想法[11]。70年代中期，L.Gyugyi和E.C.Strycula两位科学家首次从理论方面解释了APF是可靠的谐波电流生成装置，同时明确了系统主逆变电路拓扑和可行的控制策略[12]。20世纪80年代初，HiorufmiAkgai和AkiarNbaa教授阐述了瞬时无功功率理论。80年代后期，电力电子器件的涌

5、现和P控制技术的逐渐成熟，为APF装置的研制奠定了坚实的基础，从而使得APF的检测研究取得了突破性的进展[13,14]。西方很多发达国家使用APF对电能质量进行提高。1976年美国西屋公司第一个制造出容量达到800kVA等级的APF。仅在80年代到90年代这十年里，在日本参与实际工作的APF就高达到500多套，容量等级从小容量的50kVA到超大容量的60MVA[15,16]。在此以后的几十年里，部分发达国家所投入到工业生产中的APF容量就已经达到50MVA。目前很多跨国电气集团如美国的itsubish等都在对这个领域进行研究。与发

6、达国家相比，我国对APF的研究工作比较落后。直到90年代以后，一些科研院所才开始对APF进行系统的理论分析和实验验证。1991年12月，国内第一套容量为50kVA的APF被研制成功，并在北京某变电站投入使用[17]。由湖南两所高校合作研制的容量为500kVA的并联混合型APF已在湖南娄底市早元某变电站连网工作[18]。2013年9月，重庆轨道交通6号线二期工程北线有源电力滤波器项目被台达PQC系列有源电力滤波器所包揽。伴随我国对电能质量的关注度逐渐增加，最近几年里有大量的APF在各个电力行业挂网运行。..第二章双降压式三相有源电力

7、滤波器的设计2.1有源电力滤波器整体方案的确定目前，并联型有源电力滤波器（ShuntActivePon;0.8%，内部有不同连接方式对应不同电流变比，本文选用的是5：1000变比，测量范围是其额定输入电流是5A，额定输出电流是25mA。运放芯片选用的是OP07。.结论随着我国对智能电网的大力建设以及对电能质量认识的提高，APF凭借其动态性能好、补偿性能高等优点得到广泛应用。是近几年迅速崛起的有显著补偿能力的谐波及无功补偿设备，具有广泛的应用前景。有效改善电网的电能质量，极大地提高各用电设备的可靠性，在很大程度上促进了经济和社会的发

8、展。依照所查询的相关科技文献及理论研究，本文主要完成了如下工作：1.从提高电网电能质量的目的出发，首先详细论述了谐波产生及对电力设备造成的影响。研究发现APF较传统的无源滤波装置有明显的优势，而且并联型结构是最常用的连接方式，因此本文将SAPF作为