一种新型矿用有源电力滤波器的设计.pdf

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1、2011年第2期煤矿机电·29·一种新型矿用有源电力滤波器的设计亓连超(兖州矿业(集团)公司济三煤矿，山东济宁273500)摘要：针对近年来大量的电力电子器件在煤矿应用，使煤矿供电系统遭受不同程度的电力污染，出现电能质量明显下降、配电线路电能质量差、功率因数低等情况，设计了新型的矿用有源电力滤波器。重点分析了矿用有源电力滤波器的工作原理，给出了设计方法。该滤波器经仿真，效果良好。关键词：有源电力滤波器；电能质量；无功补偿中图分类号：TN713+．8文献标识码：B文章编号：1001—0874(2011)02—0029—03DesignofNewActive

2、PowerFilteratCoalMine叫Lian—chao(No．3JiningCoalMine，YanzhouMining(Group)Co．，Ltd．，Jining273500，China)Abstract：Inrecentyears，alargenumberofpowerelectronicdevicesapplyinthecoalmine，whichmakingthecoalpowersupplysystemswithvaryingdegreespowerpollution．Thepollutionresultsinobviouspowerq

3、ualitydecline，andthenleadstopoorquali哆andlowpowerfactorofdistributionlinepowerquality．Sothenewactivepowerfilterisdesignedtoimprovepowerquality．Analyzestheworkingprincipleofactivepowerfilteratmine，describesthedesignmethod．Thenewactivepowerfilterhasgoodeffectbysimulation．Keywords：a

4、ctivepowerfilter；powerquality；reactivepowercompensation1APF的基本结构和工作原理图l为并联型矿用隔爆型有源电力滤波器的拓扑结构。有源电力滤波器(APF)主电路由变流器、交流侧电感、直流侧贮能元件共同组成。圈1APF原理图矿用新型有源电力滤波器的基本工作原理是检测补偿对象的电压和电流，经指令电流运算单元计算出补偿电流的指令电流信号，该信号经补偿电流发生电路放大，得出补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功等电流抵消，最终得到期望的电源电流。当需要补偿负载所产生的谐波电流时，有源滤波器检测出负

5、载电流i。中的谐波分量i阶将其反极性后作为补偿电流信号，由补偿电流发生电路产生的补偿电流i，，即与负载电流中的谐波成分i¨大小相等、方向相反，因而相互抵消，从而使电源获得期望的基波电流。2APF控制电路设计(1)APF的信号检测方法和跟踪控制策略信号检测方法和跟踪控制策略是实现电能质量控制技术的关键，其实时性与准确性对改善矿区低压电网电能质量具有决定性的影响。目前的检测方法主要有：用模拟滤波器检测、基于fryze时域分析有功电流分离法、基于频域分析的·30·煤矿机电2011年第2期F兀法、基于瞬时无功功率理论的检测法等。比较实用的广义跟踪型PWM控制法有

6、两种：瞬时值滞环比较方式和三角波比较方式。瞬时值滞环控制硬件电路简单，补偿量响应快，用载波，逆变输出中不含特定频率的谐波分量，当滞环带带宽一定时，补偿量的跟踪误差范围固定，但逆变器的开关频率是变化的，需要通过定时控制或变滞环宽度来是实现频率的固定，但却牺牲了补偿量跟踪误差的固定性；三角波比较硬件比较复杂，跟踪误差比较大，逆变输出谐波含量少，与三角载波频率相同，放大器的增益有限，开关器件的开关频率固定为三角波的频率，补偿量的响应速度比较慢。两者在实际应用中基本各占一半。对于滞环控制，其频率和带宽是一对矛盾，不能同时固定。带宽固定有利于最大误差的固定，但不利

7、于周期固定，而周期的固定对开关器件的运行，电路的保护关重要的作用。基于上述两种控制方法的优缺点，在最大带宽一定的情况下，本文提出一种恒频无偏差的跟踪控制器，即用简单的偏移量反馈校正，实现恒频无偏差控制，原理图见图2。(2)APF的控制电路利垂DSP2407图2无差拍恒频控制比较器矿用新型有源电力滤波器需要实现电压(电流)量的信号采集、处理、显示、控制以及通讯等主要功能，其中电压(电流)信号的采集很重要，它需要在一个周期内进行上千次采样，其采样频率达到几兆赫兹，同时必须进行数据的处理运算并产生PWM波，对MPU的利用率很高。本系统设计的处理器采用TI公司的

8、TMS320LF2407芯片，控制器采用三星公司的S3CA4BOX控制器芯片。两