配电网有源电力滤波器(APF)的研究.pdf

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1、配电网有源电力滤波器（APF）的研究ResearchonActivePowerFilterforDistributionNetworks北京赤那思电气技术有限公司平孝香、徐强、姜作海摘要：本文首先介绍目前电力系统中谐波电流所带来的危害和谐波治理的必要性，对国内外的谐波治理现状、发展趋势及有源电力滤波器在谐波抑制中的应用前景进行分析。在回顾有源电力滤波器发展历程的基础上，采用以DSP（DigitalSignalProcessor）为核心的有源电力滤波器全数字化控制方案，提出了方案实现的框图和系统仿真模型，并对实时谐波电流检测和波形发

2、生进行实验研究，用实验研究的结果证实理论分析和仿真模型的正确性。关键词：有源电力滤波器，数字信号处理芯片，谐波治理ABSTRACT：Thepaperdiscussedharmonicscurrent’sharmfulnessinpowersystemandthenecessaryforharmonicsuppression,basedontheanalysisofpresentconditionsanddevelopmentofharmonicsuppressionbothathomeandabroad,weforecastedt

3、hewidelyapplicationsofAPF(ActivePowerFilter)forharmonicsuppression.WiththestudyofthedevelopmentofAPF,wepresentedthedesignschemeofdigitalcontrolforAPFbyDSP(DigitalSignalProcessor),includethesystemblockdiagram,simulatemodel,theexperimentalresultofharmonicsdetectingandco

4、mpensatecurrentgenerating.KEYWORDS:Activepowerfilter(APF),Digitalsignalprocessor(DSP),Harmonicsuppression1引言电力系统中，正常的电压和电流波形应是工频下的正弦波。但是实际的波形总有不同程度的非正弦畸变，波形畸变这一现象早在本世纪二十年代就已有报道，不过却在近二十年才被世界各国电力系统的技术人员所重视，其原因很明显：各种换流器件的大量应用、电气机车行驶的范围与地区越来越广、电弧炉的容量越来越大，以及含有开关电源的家用电器广泛普及

5、等等，导致了电力系统波形严重畸变。波形畸变产生高次谐波，而高次谐波对系统内各种电力设备、用户和通信线路带来危害，谐波电流和无功电流大量注入电网，影响电能质量，输电效率和设备的安全运行及正常使用。国民经济各部门乃至家庭都受到谐波的影响，谐波已成为电力系统中的公害。本文主要研究三相有源电力滤波器在三相电网系统中进行谐波抑制的问题，针对单独使用有源电力滤波器的成本高，采用了一种将无源电力滤波器和有源电力滤波器（APF）混合使用的方式来对谐波进行治理，为了进行更加深入的理论分析，在MATLAB的SIMULINK仿真环境下建立了有源电力滤波

6、器的系统仿真模型，并对设计的电路进行了系统仿真。仿真结果证明，有源电力滤波器对谐波电流、三相不平衡负载和系统无功功率都起到了很好的补偿效果。同时，当负载变化的时候，有源滤波器具有良好的动态补偿特性，设计了基于数字信号处理器（DSP）的原理实验模型，采用Freescale公司的16位DSP完成了实时谐波测量，电流反馈控制等环节的实验，原理实验验证了仿真的正确性，为有源电力滤波器的实用化打下了一定的基础。2混合型有源电力滤波器结构选择综合无源滤波器（PF）与有源滤波器的优缺点，在80年代提出了一种混合滤波技术，混合滤波充分[1]利用无

7、源滤波器与有源滤波器的优点，互相弥补不足，同时尽可能的减小有源滤波器的容量。因此，无论在经济方面还是在滤波性能方面都比单独使用无源滤波器或有源滤波器具有更大的优势。APF与无源电力滤波器混合使用的结构主要包括以下三种：有源滤波器与无源滤波器并联的混合滤波器、串联型有源滤波器与并联型无源滤波器的混合滤波器、有源滤波器与无源滤波器串联的混合滤波器。1有源滤波器与无源滤波器并联的混合滤波器方案优势主要有：1）改善无源电力滤波器的谐波补偿性能，减少电网侧谐波以达到较好的谐波补偿效果；2）抑制无源电力滤波器与电网的谐振，抑制电网阻抗对无源滤

8、波器的影响；3）补偿无功功率。并联型APF能够使系统对无功功率进行连续补偿。缺点主要有：1）对谐波的补偿性能要求越高，则需要的APF容量就越大，在谐波负载的功率较大或基波补偿容量较大时APF的容量仍然偏大；2）使用这种补偿方案的时候电源与APF之间