针对有源电力滤波器对变压器谐波源补偿特性的研究

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1、第!"卷第"#期%&’(!"/&("##$$!年"#月!"#$%&’"()")*+*,-*.#$$!有源电力滤波器对变压器谐波源补偿特性的研究李圣清!，"，朱英浩"，周有庆"，周腊吾"（!"株洲工学院，湖南株洲!"#$$%；#&湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙!"$$%#）摘要：提出了变压器谐波源模型，推导出了在该模型下谐波源阻抗的计算公式，并对并联、串联有源电力滤波器对变压器谐波源的补偿特性进行了研究。关键词：变压器；谐波源；有源电力滤波器；补偿特性中图分类号：#$%&’文献标识码：(文章编号：!&&!)*%+,（+&&%）!+)&&+’)&%（简称变压器谐波源）也是

2、最常见的谐波源之一:’;，!前言研究其补偿特性也有着重要的理论和工程应用意近年来，各种非线性负载特别是新型电力电子义。因此，我们研究了有源电力滤波器对变压器谐波器件在电力系统、工业各部门和家用电器产品中的源的补偿特性。日益广泛应用，使得谐波电流和无功电流大量流入"变压器谐波源模型电网，引起电网闪变、频率变化和三相不平衡，并使电能质量下降，影响了输电效率和设备的正常使用!"#三绕组变压器阻抗及安全运行。如何对谐波和无功功率进行滤波和补三绕组变压器的电路图如图!.所示，其等效电偿是电力电子技术和电力系统自动化等领域中迫切路如图!?所示。需要解决的重要课题。在电力系统中装设无源滤

3、波器（-.//012-34256078259简称为--6）一直是传统补偿谐波的主要手段，其突出的优点是结构简单、运行可靠性高、运行费用低，但存在体积庞大、滤波效果较差等缺点:!;。有源滤波器（<=8012-3425607825，简称为<-6）是图#三绕组变压器的等效电路一种电力电子装置，能对频率和幅值都!!———变压器一次侧绕组的阻抗!+、!>———二次侧绕组的阻抗变化的谐波进行动态补偿，补偿特性不将!!、!+、!>换算到一次绕组的公共基准值下，受电网阻抗和频率的影响，可获得比无源滤波器更得到!、!和!的计算公式:’;：!+>好的补偿效果，是一种较理想的谐波补偿装置，它成!

4、!!@（!!+A!!>)!+>）（!）为补偿和抑制谐波的有力工具已成大势所趋:+;。理+!论和实践都证明了同一类型的有源电力滤波器对不!+@（!!+A!+>)!!>）（+）+同类型谐波源的补偿效果不同，不同类型的有源电!力滤波器对同一类型谐波源的补偿效果也不相同:>9%;。!>@（!!>A!+>)!!+）（>）+文献:%;分析了电网中几种典型变流器谐波源的特式中!!+、!!>、!+>———变压器绕组间的互阻抗性，并对其补偿特性进行了研究。文献:,;提出了电当第二绕组和第三绕组的阻抗额定值相同时，动机和电容器谐波源模型，并推导出了在该模型下有!!+@!!>，从而有谐波源阻抗的

5、计算公式，还深入研究了该谐波源的!!+"!>"!+>（%）补偿特性。然而，由变压器供电的变流器感性装置+基金项目：湖南省自科基金资助项目（万方数据&>BBC’&>&）；株洲市科技局资助项目（+&&%)>D)%）第!"期李圣清、朱英浩、周有庆、周腊吾：有源电力滤波器对变压器谐波源补偿特性的研究!"因此，可将三绕组变压器的等效电路简化，如图!"#45、#4$、#4"分别为谐波源的谐波电流，!45、!4$、!4"为谐所示。波源内阻，即变压器绕组阻抗与感性变流器负载阻!"!四绕组变压器阻抗抗的等效阻抗。图#变压器谐波源模型图!四绕组变压器的等效电路四绕组变压器电路图如图#所示，等效

6、电路如!串联型有源电力滤波器对谐波源的补偿图#$所示。类似三绕组变压器的分析，可得四绕组特性变压器一、二次绕组阻抗的计算公式%&’：!串联型有源电力滤波器是!2//年67879:1;等!!(（!!#)!!*+!#*+"）（,）#人提出的一种很有潜力的滤波器。它在并联电力滤!!#(（!!#)!#-+!!-+"）（&）波器的同时，采用一个串联的<<=>?<@AA:1BC@A":F来增大电网支路对谐波的阻抗，!!-(（!#-)!-*+!#*+"）（.）而对基波的阻抗为3。!223年，G76@HIB5等人提出了#!将J96与96相串联的改进型滤波

7、方案，!22*年G7!*(（!-*)!!*+!!-+"）（/）#JK5;I提出了串联型J96（=CDB5;:C@A":，简称=<=>）结构，它包括单独使用的串抗，且联型有源电力滤波器和串联混合型有源电力滤波器"(!"!"#(!0!1（2）等。但无论是哪种结构，其基本原理都是一样的，都!0)!1是通过控制J96产生一个与负载谐波电压大小相!#"(!)!+!+!(0（!3）等、相位相反的谐波电压，来抵消负载谐波电压