并联型有源电力滤波器控制方法分析

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1、第一章绪论式中：U一电压有效值；a一初相角；国一角频率，co=2nf=2zr／T；厂一频率；丁一周期。当式(1．1)表示的正弦波电压加在线性无源元件电阻、电感和电容上，其电压和电流分别为比例、积分和微分关系，但其波形仍为与电压同频率的正弦波。当正弦电压施加在非线性负载上的时候，由此产生的电流呈现为非正弦波，该非正弦电流在电网阻抗上产生压降，使得电压波形也产生畸变，成为非正弦波。对于周期为T=2tr／oo的非正弦电压材(∞力，一般在满足狄里赫利条件时，可分解为如下的傅里叶级数：“(cot)=‰+∑(口。cos”tot+b．sin聆cot)(1-2)式中：”1铲去从唰(硼口。2去r

2、”“(∞f)cos咒∞刃(∞f)阮=妻r8“(∞f)silln∞fd(∞f)如果取a。=Cnsinqo．，吃=C。COS90。则：C：、历巧n妒。=arctan(-}-)u月此时，式(1．2)N写成：u(tot)=a。+∑巳sin(nwt+tp。)(1-3)月拿l式子(1．2)和式(1．3)的傅里叶级数中，频率为1／T的分量称为基波，频率大于整数倍基波频率的分量称为谐波，谐波次数为谐波频率和基波频率的整数比。通常用谐波总畸变率来表示谐波分量对波形的影响。电压谐波的总畸变率THD。定义为：TttD．=警×100％(1-4)吣躁式中：巩一第11次谐波谐波电压的有效值；(1-5)第一

3、章绪论奶一基波电压的有效值。同理，可定义谐波电流的总畸变率TItDf为：THDr=等枷。％1．2．2谐波的危害IⅣ=(1-6)(1-7)理想的电网所提供的电压应该是频率单一、稳定且电压幅值在允许的范围内。谐波对电网波形的污染使电网电能质量恶化，使同一电网的用电设备受到严重影响。谐波对电网的污染是谐波危害中最为重要的一方面。谐波所造成的其他危害有相当一部分是由于电网电能质量恶化引起的。1．谐波引发各种电力电子设备出现故障谐波使系统中的元件产生附加的谐波损耗，除降低了发电、输配电和其他用电设备的效率外，在三相四线制的电路中，由于存在大量的零序谐波电流，特别是3次谐波电流流过中线，会

4、引起中线过热，有引发火灾的危险。此外，过大的中线电流的增大会导致电网中线对地线的电压突增，将危及数据处理系统的安全。谐波对于旋转电机来说，除了增加损耗和引起发热以外，还会产生机械振动、噪音和谐波过电压，这会对电机的寿命造成严重影响。而谐波电流流入变压器会增加变压器的铜损和铁损，引起变压器发热并使其噪声增大。谐波电流流经电力电缆使电缆发生过热，长期过热会导致电缆的绝缘老化，甚至产生漏电和短路现象。2．谐波引起谐振为了补偿无功功率和滤除谐波，电路中常常并联电容器，或配置电容器和电感器组成的滤波器。由于谐波频率高于工频，会使系统感抗增大容抗减小，有可能产生LC谐振。谐振放大了谐波电流

5、，使电容器或电感器烧毁。3．谐波造成继电器误动作，并影响电力测量电力系统中的谐波将会使某些继电器和漏电保护开关误动作。谐波对电压表、电流表和功率表等计量仪器的测量结果会带来直接影响。4．t皆波对IT设备的危害在计算机机房中，大量使用PC、服务器、交换机等整流滤波型非线性负载，他们向电网注入零序电流，使电网受到污染。相对的电网的低功率因数会影响11r设备的正常运行。5．谐波干扰通信系统一露一。∑脚，，，VY第一章绪论电力系统传输功率可达MW级，而通信系统的功率只有mW级，两者如此大的功率级数导致电力系统中相对小的不平衡音频谐波分量，一旦耦合到通信线路上，可能使通信系统产生很大的噪

6、声。若在同一电网中存在多个中点接地，当有较大的零序谐波电流流过时，会严重干扰同一电网中的通信系统。噪声将降低通话的清晰程度，甚至引起信号丢失。统计资料表明，25次以上的谐波分量达到一定幅值时，会对通信系统产生干扰，特别是与电力系统耦合紧密和对谐波干扰敏感的通信系统，在谐波的干扰下，极易发生工作失制3’4】。1．3谐波的抑制功率半导体开关器件的长足进步，控制技术日益先进，变流设备的功率等级提升极快，电能质量的安全问题越来越受到人们的重视，电能质量控制刻不容缓。为了解决电力电子装置和其它谐波源对公用电网的污染问题，必须进行谐波的抑制，当前主要有两种办法，其一是被动抑制法即对电力系统

7、中的谐波进行滤波和补偿，第二是主动抑制法即对电力电子装置本身进行谐波抑制，将其功率因数尽可能的接近等于1。由于采用变流举措的负载设备日益增多，其负载性质越来越复杂，使得谐波源多种多样，传统的被动补偿装置存在许多不足以至于难以达到实际的要求，因此，亟需一种新的电力电子设备来提高电能的质量。随着GTO、IGBT和IGCT等大功率可关断器件的开发成功和应用技术的不断成熟，使得电能补偿装置的实现成为可能。有源电力滤波器就是一种由VMOS、IGBT等开关器件组成的，采取PWM控制方法的谐波电流发生器，