三相四线制非线性负载并联电力有源滤波器的研究.pdf

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1、电力系统及其自动化《电气自动化[}2010年第32卷第2期PowerSystem＆Automation三相四线制非线性负载并联电力有源滤波器的研究六ResearchofShuntActivePowerFiltersinThree--phaseFour—-wireSystemWithNon．1inearLoads兰州理工大学电气工程与信息工程学院(兰州730050)张明光候志军(La~zhoUniversityofTechnology，Lanzhou730050，China)ZhangMingguangHo

2、uZhijun摘要：针对采用四桥臂变流器的三相四线制电力有源滤波器，建立了三相四线制并联型有源滤波器的数学模型，在此基础上采用改进的0、i检测电路，以及三角波载波触发电路设计了一种三相四线制有源滤波器。对其做了MATLAB仿真分析，仿真结果表明该三相四线制有源滤波器具有很好的谐波抑制性能。关键词：三相四线制系统有源滤波器(APF)MATLABAbstract：Aimingtoactivepowerfiltersinthree—phasefour—wiresystem．themathematicmodelo

3、fshuntthree—phasefour—wiresystemactivepowerfilterissetsup．Withthismathematicmode，usingimprovedip、iqdetectioncircuitandtriangularwavecomparisoncontrolstrategy，aactivepowerfiltersinthree—phasefour—wiresystemisdeveloped．ThesimulationresultsfromMATLABshowstha

4、tthisactivepowerfilterhasgoodperformanceonsuppressingtheharmonicinpowersystems．Keywords~three-phasefour．wiresystemactivepowerfilterMATLAB【中图分类号]TM46【文献标识码】A[文章编号]1000—3886(2010)02—0063—031引言随着电力电子技术的不断发展，越来越多的电力电子装置被D广泛应用于各种领域，同时也将大量的谐波注入电网。电网中谐波的危害极大，它会使

5、电网供电电压波形发生畸变而使供电质量下降，电力系统的能量损耗增加，供用电设备寿命缩短。谐波还会对其它电子设备造成电磁干扰。电力有源滤波器(activepowerfilter，简称APF)是目前谐波抑制和无功补偿的比较常用的方法。APF具有高度可控制和快速响应特性，并且能跟踪补偿各次谐波、自动产生所需变化的无功功率，其特性不受系统影响，无谐波放大危险，相对体积重量较小图1四桥臂拓扑结构等突出优点，已成为电力谐波抑制和无功补偿的重要手段。但目前大部分电力有源滤波器都是针对三相三线制电路。而我国现在大部分的低压

6、线路采用的大都是三相四线制，二者的差别就是三0相四线制电力有源滤波器除了补偿A、B、c三相的谐波以外，还要补偿中性线上的电流，以消除电源侧的中性线电流，并使三相电流对称，从而使系统三相电流平衡，所以本文针对三相四线制的有源滤波器做了研究。2三相四线制电力有源滤波器设计2．1主电路的拓扑结构三相四线制有源滤波器主电路常用的拓扑结构有两种，①以四Ⅳ桥臂逆变器为主电路的拓扑结构，如图1所示。②三桥臂电容中点式图2三桥臂电容中点式逆变器逆变器，如图2所示。四桥臂逆变器作为主电路的拓扑结构，分工明以控制系统相对简单

7、明了。三相逆变桥虽然需要的电力电子器件数确，各相补偿电流的产生和中性线电流的补偿可以看作是由各对桥目少，但为了使直流侧的电容电压t，相互平衡，则需要对这两臂独立完成的，整个系统可看成是一个四相电流跟踪控制系统，所个电压的差值进行控制，使得控制电路的组成相对复杂一些。本文★基金项目：甘肃省自然科学基金项目(2007GS04834)采用三相四桥臂的拓扑结构。ElectricalAutomation163《电气自动化)2010年第32卷第2期电力系统及其自动化PowerSystem&Automation2．2四

8、桥臂拓扑结构的数学模型如=(i+ib+io)／3设系统三相电源和网络结构是对称的，负载为非线性负载。所以将原始电流中减去零序电流得到新的电流引入变量i=i一i0f1(上桥臂导通，下桥臂关断)：i—i。一厶0o(7)sI一1(上桥臂关断=i一io。，下桥臂导通)咄一厶。得到的i，i，只包含正序分量和负序分量，就可以用，方其中i=a，b，c，rt00法来检测谐波电流。根据瞬时无功功率的定义算出三相瞬时有功根据基尔霍夫电压定律，可以