单周控制技术分析与其在有源电力滤波器中的应用

《单周控制技术分析与其在有源电力滤波器中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第1章第1章绪论1．1电力谐波的产生及其危害电力系统中的谐波问题早在二十世纪二三十年代就引起了人们的注意。当时在德国，人们发现由于使用静止汞弧变流器造成了电压、电流波形的畸变llJ。到五、六十年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了大量关于变流器引起电力系统谐波问题的论文I¨。七十年代以来，随着电力电子技术的飞速发展各种电力电子装置得到了广泛的应用。如冶金、化工、矿山等部门大量使用晶闸管整流电源，工业生产中大量使用变频调速装置，电气化铁道中采用单相整流供电的机车及高压直流输电中的换流站等。这些典型的非线性负荷将从电网吸收或注入谐波电流，从而引起电网电压畸变

2、。通常称这些非线性负荷为谐波源。其中，采用整流装置的电力电子装置成为目前最主要的谐波源。近年来，各种电力电子装置的应用使得公共电网的谐波污染日趋严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生，谐波危害的严重性引起人们高度的关注。谐波对公共电网和其它系统的危害【2】大致有以下几个方面：1)谐波使电网损耗增加谐波使公用电网中的用电设备产生附加谐波损耗降低发电、输电及用电设备的使用效率。在三相四线制系统中，大量的三次及其倍数次谐波电流流过中线容易引起中线过热甚至会引起火灾。21谐波使电能利用率下降谐波的存在使得电网中无功功率增加，导致电流增大和视在功率增加，这些无功

3、功率将在能量循环中产生无谓的损耗，从而使发电机、变压器及其它电气设备容量和导线容量增加。3)谐波使电网的可靠性下降谐波会引起公用电网中局部的串联谐振和并联谐振，使谐波电流放大几倍至几十倍，这会使得电网损耗和用电设备的危害大大增加，甚至引起严重事故。4)谐波对电网上电气设备的干扰谐波会影响各种电气设备的J下常工作。谐波电流产生的脉动转矩会引起电第l章机的机械振动和噪声，这些将缩短电机的寿命，情况严重时甚至会损坏电机。电力系统中的谐波会改变保护继电器的性能，引起误动作或拒绝动作。5)谐波对通信的干扰谐波会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量；重

4、者导致信息丢失，使通信系统无法萨常工作。目前，国际已公认“谐波污染”为电网的公害。世界各国都对谐波问题予以充分的关注。国际上多次召开有关谐波问题的学术会议，许多国家也相应制定了限制谐波的标准和规定，并致力于提高电能质量13114j。研究谐波的意义，首先是因为谐波的危害十分严重：其次在于对电力电子技术发展的影响；最后更可以上升到从治理环境污染、维护绿色环境的角度来认识【5儿6

5、。由此可见，认识谐波，治理谐波，使电力系统中的谐波减小到规定的容许限值以内，不仅是一项重要而迫切的工程任务，而且也关系到巨大的经济利益。可以说，它是一项关系到能源合理利用的重要研究课题

6、之一。1．2电力谐波的治理手段由于谐波对电力系统有很大的危害性，人们很早就开始采取措施来抑制谐波【7118]。目前用于解决谐波污染问题的基本思路主要有两个方面：一是从电力电子装置本身进行改造完善出发，开发新型变流器(即单位功率因数变流器)。控制其功率因数趋近于1，使其尽量减少产生或不产生谐波，且不消耗无功功率。这种方法被认为是一种主动的方法【9【10】【II】，主要有多重化技术、功率因数校正器和PWM整流器等，当然这只适用于作为主要谐波源的电力电子装置；二是被动的方法，从整个电网出发对谐波源进行补偿或滤波，装设谐波补偿装置来补偿谐波，这对各种谐波源都适用。

7、从电路角度出发，后者是治理电力系统谐波的一种常用的有效方法，也是目fj{『一个十分重要的有广阔前景的研究方向。采用滤波和补偿的思想治理谐波的具体措施如下：1)加装无源滤波器针对谐波问题，传统方法是采用LC无源滤波器(PassivePowerFilter,PPF)。无源滤波器通常由电力电容器、电抗器和电阻器串并联组合而成，可以在系统中为谐波提供一个低阻通路，以起到滤波作用。无源滤波器具有投资少，效率高，结构简单，运行可靠及维护方便等优点，但这种方法有如下不足：它的补2第1章偿特性易受电网阻抗和运行状态的影响，易和系统发生并联谐振，导致谐波放大，使LC滤波器过

8、载甚至烧毁。此外，LC滤波器只能补偿固定频率的谐波，影响补偿效果。2)采用有源电力滤波器采用有源电力滤波器(APF)进行补偿是目前研究较多的一种治理谐波的方法。有源电力滤波技术是近20多年发展起来的，新一代的谐波和无功功率治理技术。有源电力滤波器不仅可以对电力系统谐波进行抑制，同时兼有无功补偿的作用。工作时，有源电力滤波器输出一个与负载谐波和无功电流分量相对应的补偿电流，作为非线性负载所需的谐波和无功电流，从而使电网只向负载提供正弦基波有功电流。与无源滤波器相比，有源电力滤波器具有明显的优越性：可以同时抑制各种频率的谐波，而不是某一种频率的谐波；可以在抑制

9、谐波的同时进行无功补偿；而且是动态补偿；不会产生谐波放大现象，更不