并联混合型有源电力滤波器研究报告

《并联混合型有源电力滤波器研究报告》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、-并联混合型有源电力滤波器研究类别：电源技术  阅读：858摘要:对并联混合型有源电力滤波器(APF)的补偿特性进行了研究，针对单一检测网侧或负载侧谐波电流控制方法的缺点，提出了一种改进型的并联混合型有源电力滤波结构，采用复合式控制方法，能够较好地解决APF容量受限问题。利用仿真验证了其正确性。　　0引言　　随着电力电子装置的大量使用，电力系统的谐波和不对称问题日益严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生。因此，需要对电网谐波采取有效的抑制措施。目前，谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器(AcTIvePowerFilter，APF)。APF是一种可

2、以动态地抑制谐波和补偿无功的电力电子装置，对大小和频率都变化的谐波和无功进行补偿，其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。　　APF系统的原理如图1所示。ua是电压us中的a相电压，负载为谐波源，产生谐波并消耗无功，Udc为APF直流侧电容的电压，iL、is分别为负载侧、网侧的a相待检测电流，ic为有源滤波器a相的补偿电流。　　APF检测补偿对象的电压和电流，计算出补放大，得出补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的谐波电流抵消，最终得到期望的电源电流。图1并联型有源电力滤波器原理图　　1改进型APF　　单独使用的APF由于容量小等原因，

3、通常只应用在小容量非线性负载的场合，若在大容量场合应用则不太可行。.---　　混合型APF可以较好地解决单独使用APF存在的问题。在抑制谐波和补偿无功功率时，无源滤波器起主要作用，而有源滤波器主要是改善无源滤波器的滤波特性，克服无源滤波器易受电网阻抗的影响等缺点。因此，有源滤波器可用相对低的容量应用于较大的大容量场合，相当于降低了有源滤波器的容量，提高了系统的性价比。　　并联混合型APF如图2所示，其具有一系列的优点，其中，有源滤波器的容量约占补偿对象容量的2%～5%。这与单独使用的并联型有源滤波器相比，大量减少了它的容量。但这种并联混合型APF中通常需要

4、一个高带宽的PWM变流器作为有源滤波器的主电路，由此决定了现有的混合型滤波器系统只适用于补偿中等功率以下的负载，一般为500～10MW。对于功率大于10MW的非线性负载，制作与其相对应的高宽带、大容量有源滤波器是困难的。因此，并联混合型APF不能用于抑制大功率非线性负载所产生的谐波。图2并联混合型APF系统。　　考虑到在实际应用中，大功率非线性负载在要求滤除谐波的同时，也要求混合型滤波系统具有无功补偿能力。但是在传统的并联混合型有源电力滤波系统中，大量的基波无功电流流入并联混合滤波系统的有源部分，使有源滤波器的容量也相应较大。为进一步减少有源滤波器的容量，

5、使并联混合APF.---系统能够应用于大功率场合，采用了一种改进型的并联混合型APF结构，如图3所示。　图3改进的混合型APF系统。　　图3中APF被控制为一个谐波电流源，La为阻抗值很小的附加电感。该改进型的并联混合型APF与传统的并联混合型APF相比，主要区别在于APF被看作一个受控电流源。因此，基波无功电流被强迫流入附加电感La，APF中只流过谐波电流。由于无源滤波器的存在，APF不承受谐波电压，又由于La与无源滤波器相比基波阻抗很小，因此，APF承受的电压也很低，从而APF的容量也可做得很小。以上分析可知，改进型的并联混合型APF可应用于较大容量的

6、场合。另外，当APF过电流或故障时，该系统可借助于快速熔断器，迅速脱离整个滤波系统，与此同时，无源滤波器和附加电感La组成的滤波系统还可正常工作，不至于对电网造成较大的冲击。这点在工程应用上非常重要，因此，这种改进型的并联混合型APF具有很强的实用性。　　2改进型APF特性分析　　改进型混合APF.---原理如图4所示。下面对该结构的滤波电路抑制系统谐振及滤波效果进行分析。图4改进型混合有源电力滤波器原理图。　　新型电路在采用复合控制方式下的单相等效电路图如图5所示。同时检测电源电流和负载电流。假设APF为一个理想的受控电流源。　　若只考虑对iLh的补偿特

7、性时，可得：.---　　若只考虑对esh的补偿特性:　　综合上述两种情况.---　图5复合控制的等效电路图。　　对改进型混合滤波器的谐波频率下的等效电路如图6所示，进行戴维南等效变换，如图7.---所示。若将改进型混合滤波器等效电路中的纯调谐无源滤波器和附加电感La串联等效谐波阻抗，作为传统混合滤波器中的无源滤波器的谐波阻抗，则改进型并联混合APF的戴维南谐波等效电路图7与传统型并联混合APF等效电路是相同的，如图8所示。图6改进型谐波等效电路。图7改进型戴维南谐波等效电路。图8传统等效电路。　　由戴维南等效电路知，检测谐波的方法与传统的电路一样，复合控制

8、方式同样适用于该改进型并联混合电力滤波器。　　3复合电流控制方法的