多补偿绕组多调谐滤波器的研究

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1、YANJIUYUFEN×l研究与分析多补偿绕组多调谐滤波器的研究刘华伸(汉中供电局，陕西汉中723000)●摘要：为了解决自动连续多调谐滤波器的大容量问题，提出一种采用多个补偿绕组结构的有源电抗器。其可用●于检测各次谐波电流，并用可控电流源一一产生相对应的补偿电流注入各个补偿绕组。当有源电抗器一、二次侧满足主磁通为零时，滤波器支路对所调谐的谐波呈现低阻通路，从而来减少流入电源侧的谐波含量。文中设计了一种基于电力电子技术的开关型功率放大器作为补偿电流放大装置，建立了多补偿绕组多调谐滤波器的仿真模型，开发了实验系统，仿真和实验结果共同验证了多补偿绕组多调谐滤波器的可行性。关键

2、词：有源电抗器；多补偿绕组；开关型功率放大器；多调谐滤波器中图分类号：TM477文献标志码：A文章编号：1673—7598(2009)04—0015—05调谐电抗器，主绕组对外呈现出一个等值电感可调O引言的电抗器，而两个补偿绕组作为电感调节的手段。采用有源方式，在两个补偿绕组中分别注入一个与无源Lc滤波器成本低、效率高、维护方便等优主绕组某次谐波电流相位相反的同次谐波补偿电点使得其在电网中得到广泛的应用⋯。针对LC滤波流，就可以减小主绕组对该次谐波所呈现的等值电器的失谐问题，文献[2、3]提出一种基于谐波磁通补感。偿原理的自动连续多调谐滤波器。该滤波器的核心有源电抗器的谐

3、波电抗特性可用端口伏安方程是一个含有能自动连续调节的滤波电感的有源电抗表示：器，它由一个耦合电抗器和一个谐波补偿电流放大。++鲁(1)器组成。耦合电抗器主绕组与滤波电容串联组成LC式中：。为主绕组的自感；、分别为两个补偿绕滤波器，控制注入到耦合电抗器补偿绕组的谐波电组与主绕组问的互感；icm,i。为特定的补偿电流，由流的大小．能使LC滤波器谐振于待滤除的各次谐波,滤波器控制系统生成。频率，从而起到良好的滤波作用。为了实现多调谐滤波器的大容量要求，增强系统的可控性，提升系统的可靠性，本文提出一种以多补偿绕组的有源电抗器为核心的多补偿绕组多调谐滤波器，以便降低对单个谐波补偿电

4、流放大器的容量的要求，促进多调谐滤波器在电网中的实际推广和应用1多补偿绕组有源调谐电抗器基于磁通补偿原理的多补偿绕组有源电抗器由两组相互耦合的电感线圈(一个主绕组与多个补偿绕组)和可控电流源组成，如图1所示的双绕组有源图1多补偿绕组有源电抗器的结构收稿日期：2009—02一l2作者简介：刘华伸(1981一)，男，陕西汉中人，硕士研究生，研究方向为电力系统的控制与测量。曩研究与分析YANJIUYUFENX设有源电抗器主绕组电流包含基波电流和各次谐波电流i：+∑(2)其中：il=、／，lsin(wt+q~1)ih=、／2lhsin(／UOt+q~h)图2开关型功率放大器主电路

5、通过控制电流放大器产生如下的补偿电流：由图2可知，该类功率放大器就是一个单相全桥ic~z=k·i的逆变电源(VSI)，主要由4只IGBT(InsulatedGate=·。i(3)BipolarTransistor)和直流电源组成。借助于DSP的式中：im,i分别为主绕组中的m次和n次谐波电流分PWM控制技术在逆变电路中的应用十分广泛，考虑量；km．,k为m和n次谐波电流补偿系数。到滤波器控制系统对时间的要求以及在现实工程中将式(2)、式(3)代人式(1)，可得：实现的难易度，本文采用了在工程上应用较广的规uL=Lo+。警++则采样法作为开关型功率放大器的控制算法。图3为补

6、偿电流放大器的控制策略框图。为带(L。)毕(4)补偿信息的指令电流，为逆变器所产生的补偿电流，为与i的差值，经过PI调节后与高频三角载由式(4)可见，主绕组端口电压由4部分组成。波相比较产生逆变器所要求的开关信号。第一部分为基波分量；第二部分为不加补偿的谐波分量：第三、四部分为所需补偿的谐波分量，即自动调谐控制的谐波分量。式(4)表明，有源电抗器在自动调谐的h次谐波h=／n,R,)下的等值电感可概括为：图3开关型电流放大器的控制策略框图．田=0十(5)在多补偿绕组多调谐滤波器的实验系统中，补式中：为h次谐波补偿绕组与主绕组的互感系数。偿电流放大器的职责就是完全、高效率且不

7、失真地由式(5)可得，在互感一定的情况下，等值电感(或失真在允许范围内)将带有补偿信息的指令信号取决于谐波电流的补偿系数。当主绕组中电流含有转化为具有能量的补偿电流．其核心目标就是具有不同频率的正弦分量时，可在具体的补偿绕组中注相同的相位。基于功率放大电路的设计和PWM的控入某些特定谐波的补偿电流，通过自动控制系统，分制算法，对多补偿绕组多调谐滤波器进行实验测试，别控制各次谐波电流的补偿系数k的大小和极性，如图4所示。其中如为带有补偿信息的指令信号，为便可独立且连续调节有源电抗器在各次谐波频率下具有能量的补偿电流。不难看出，指