基于Matlab的并联混合型有源滤波器的研究.pdf

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1、第4期总第２38期农业科技与装备Ｎｏ．4ＴｏｔａｌＮｏ．２38２０１4年4月ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔApr．２０１4基于Matlab的并联混合型有源滤波器的研究121孙国凯，张丽春，孙金平（1.沈阳农业大学信息与电气工程学院，沈阳110866；2.凤城供电分公司，辽宁丹东118100）摘要：介绍电力系统中无功补偿的基本概念及补偿技术和谐波的基本概念、主要来源及抑制手段。设计并联混合型有源电力滤波器，基于Matlab/simulink进行仿真

2、分析，证明并联混合型有源滤波器可有效抑制谐波和进行无功补偿。关键词：无功补偿；谐波抑制；有源滤波器；Matlab中图分类号：TM743文献标识码：Ａ文章编号：1674-1161（2014）０4-0040-03无功功率对电网的危害是很大的，不仅会降低输同时，即可起到抑制谐波的作用，阻止该次谐波流入电网络的传输能力，还会引起用户端电压的变化等。到电网中。PPF具有投资少、效率高、结构简单、运行因此需要进行无功补偿。无功补偿技术主要有并联电可靠及维护方便等优点；但也存在一些缺点，如滤波容器补偿、同步调相机

3、补偿、静止无功发生器补偿、静易受系统参数的影响，对某些次谐波有放大的可能，止无功补偿器补偿等。耗费多、体积大等。2）有源滤波器（AFP）的基本原理1无功补偿原理是：先从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产1）有功功率P=UIcosφ，无功功率Q=UIsinφ，功生与该谐波电流幅值大小相等且极性相反的电流，最率因数λ=cosφ=P/S。补偿后，无功功率Q减小，λ变大程度地减少谐波，使低压网电流只含有基波分量，大。功率因数越高，有用功与总功率间的比值就越高，从而达到对谐波抑制的作用。与PPF相比，AP

4、F具有系统的运行效率就会更好。以下特点：快速响应性和高度可控性；系统阻抗不会2）线路上的电压损耗计算公式为：影响滤波特性，而且滤波特性可消除与系统阻抗发生ΔU=(PR+QX)/U（1）谐振的危险；能补偿各次谐波，抑制闪变、补偿无功，式中：U为线路的额定电压，kV；P为线路输送的一机多能；可以集中治理多个谐波源；具有自适应的有功功率，kW；Q为线路输送的无功功率，kVAR；R功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波。但AFP也存在为线路电阻，Ω；X为线路电抗，Ω。电流中有高次谐波、单台容量低、价格昂贵等问题。

5、因假设要补偿的无功功率为Q1，则由公式（1）可以此，可利用PPF和AFP各自的优点构成混合型有源得到：滤波器（HAPF）对谐波进行抑制，以及进行无功补偿。ΔU=[PR+(Q-Q1)X]/U（2）3混合型有源滤波器（HAPF）的仿真试验由公式（2）很容易看出：电压损耗变小，电压质量3.1HAPF的仿真模型明显提高。基于MATLAB的HAPF仿真模型如图1所示。2谐波抑制利用电力系统工具包的交流电压源模块，通过参谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率是数设置，可以构造出三相三线制的电网电压，并可以基波

6、频率的整数倍。谐波有分数谐波、间谐波、次谐波带有负载，有需要的话还可构造出畸变的电压（或电等，奇次谐波对系统的危害极大。在电力系统中，谐波流）模型，通过HAFP对谐波抑制并对无功进行补偿。产生主要是由非线性负载所导致的。3.2HAPF的参数设计与原理分析目前，电力系统谐波抑制主要采用无源滤波器和1）PPF的设计。PPF利用串联谐振原理构成，由有源滤波器。1）无源滤波器（PPF）由电感L、电容C电容C、电感L和电阻R组成，并且滤波器对n次谐和电阻R元件构成，不但可以进行无功功率补偿，还波的阻抗为：Zn

7、=R+j(nωL-1/nωC)，其中ω为基波角频可以构成LC谐振回路，吸收谐波电流。当谐振回路率，则无源滤波支路的谐振频率为：的谐振频率和想要消除的某高次谐波的电流频率相f=1/2π姨LCN=1/ω姨LC（3）收稿日期：2013-12-26L=1/Cn2ω2作者简介：孙国凯（1963—），男，教授，从事地方电力系统及电R=nωL/Q气自动化方面的研究工作。２０１4年第4期孙国凯等：基于Matlab的并联混合型有源滤波器的研究41图1Matlab/simulink仿真试验图Figure1Matlab/

8、simulinksimulationdiagram式中：Q为滤波器的品质因数，一般取30～60。考虑到经济性，本系统采用投资费用小的单调谐滤波器。单调谐滤波器中的电容和电抗器主要承受两种频率的激励作用：一个是电网基波频率电压，另一个是调谐频率电流。则电容和电抗器的容量分别为：22QC≈UωC+IN/NωC222QL≈（UωC）ωL+INωL式中：U为电网基波相电压，I为n次谐波电流。2）有源部分的设计。耦合变压器连接在注入支路和输出滤波器之间，既可用来与有源部分电压及