功率因数校正和谐波抑制、无功补偿装置

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1、第三章有源功率因数校正、谐波抑制和无功补偿装置§3.1概述§3.4静止无功发生器（SVG）§3.3静止无功补偿装置（SVC）§3.5有源电力滤波器（APF）§3.2有源功率因数校正装置（APFC）§3.1概述一、谐波和无功功率的产生在用电负载中有很多阻感负载，阻感负载必须吸收无功功率才能工作；电力电子装置等非线性也要消耗无功功率；用电装置的非线性造成畸变电流；二、无功功率的影响和谐波的危害1、无功功率的影响（1）使设备容量增大，从而造成设备投资费用增大；（2）使设备及线路损耗增加；（3）引起供电点电压波动。2、谐波的危害（1）谐

2、波使公用电网中的元件产生附加谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率；（2）谐波影响电器设备正常工作；（3）谐波会导致公用电网局部并联谐振和串联谐振，从而更放大了谐波，加剧了危害；（4）谐波导致自动装置误动作，使测量仪表不准确，干扰通信系统等。三、补偿无功、抑制谐波的途经1、提高用电设备自身的功率因数、减小谐波（1）增加整流电路相数，使网侧电流正弦化；（2）尽量使整流装置在较小的α下运行；（3）采用多重化技术波形迭加，消除低次谐波；（4）采用PWM整流器（5）采用DＣ／ＤＣ技术(功率因数校正技术)2、加补偿装置在电力系统中，常

3、见的无功补偿装置有：（1）同步发电机调整励磁电流，使其在超前功率因数下运行，输出有功功率的同时输出无功功率。（2）同步调相机一种专门用来产生无功功率的同步电机，是一种不带机械负载的可以过励磁（经常的运行状态）或欠励磁（较少的运行状态）运行的同步电动机。（3）并联电容器可提供超前的无功功率，多装设于降压变电所内，也可就地补偿。（4）并联电抗用在超高压系统线路上吸收无功功率，防止末端电压升高。（5）静止无功补偿装置具有调相机的功能，使用广泛，但投资大。在电力系统中，常见的谐波抑制装置有：（1）LC滤波器;（2）有源电力滤波器本章主要

4、介绍有源功率因数校正装置、适合于动态无功补偿的静止无功补偿装置和适合于动态无功补偿、谐波抑制的有源电力滤波器。§2.2有源功率因数校正装置(APFC)一、有源功率因数校正装置概述相控整流器的输入电流1、APFC技术的基本思想有源功率因数校正装置将输入交流电压全波整流，再进行DC/DC变换。通过适当控制使输入电流自动跟随全波直流电压基准，且保持输出电压稳定，从而将输入电流校正成为与电网电压同相位的正弦波，消除了谐波和无功电流，实现稳压输出和单位输入功率因数。有源功率因数校正（ActivePowerFactorCorrection）

5、电路，简称APFC，是指在传统的不控整流中融入有源器件，使得AC侧电流在一定程度上正弦化，从而减小装置的非线性、改善功率因数的一种高频整流电路。2、APFC的基本结构APFC的电路结构有双极式和单极式两种。双极式电路是由Boost变换器和DC/DC变换器级联而成，前级的Boost电路实现功率因数校正，后级的DC/DC变换器实现隔离和降压。双极式APFC电路的优点是每级电路可单独设计和控制。单极式APFC电路集功率因数校正、输出隔离和电压稳定于一体，结构简单、效率高，但分析和控制较复杂。有源功率因数校正装置3、APFC的分类APF

6、C的分类方法很多，常用的分类方法为：（1）按电源相数可分为：单相APFC和三相APFC三相AFFC又可分为三相单开关型和三相六开关型（2）按输出特性可分为：电压型和电流型（3）按控制方式可分为：直接电流控制和间接电流控制（幅值相位控制或电压控制）直接电流控制又可分为峰值电流控制、滞环电流控制和平均电流控制（三角载波控制）。二、单相有源功率因数校正装置1、控制目标在稳定输出电压的情况下，力求使经过整流后的电流与整流后的电压波形相同。2、控制（工作）原理负载电压给定值Uo*和实际值Uo的差值ΔU经PI调节器A输出，并和整流器输出脉动

7、电压ud同时作为乘法器的两个输入，构成电压外环——使U0稳定；乘法器的输出作为电流内环的给定电流iL*，因此iL*的幅值与ΔU和ud的幅值成正比，波形则与ud相同；反馈电流iL与给定电流iL*送入PWM形成电路产生PWM信号，作为开关管T的驱动信号。开关T导通时电感电流iL增加，开关管T截止时电感电流iL减小。实现iL跟踪iL*，波形与ud相同，从而使输入电流ii波形与输入电压ui波形相同。3、工作模式根据电感L的电流是否连续，主电路有三种工作模式：不连续导通模式DCM(DiscontinuousConductionmode)、

8、连续导通模式CCM（ContinuousConductionMode)和连续与不连续边缘导通模式（CCM&DCM，临界连续）。有源功率因数校正装置工作模式的选择取决于校正器的功率等级，在几百瓦以内，三种工作模式都可以使用，五百瓦以上通常使用CCM和CCM&DCM