摘要:③其濾波特性受系統參數影響較大,并且其濾波特性有時很難與調壓要求相協調;④重量與體積較大等等。針對無源濾波技術的上述缺點,1976年,L·Gyugi提出用PWM逆變器構成“電力有源濾波器”(activepowerfilter,簡稱APF)。80年代以后,由于電力電子器件及其控制技術的發展,APF技術的發展逐步走向成熟,在國外已得到廣泛應用。與無源濾
③其濾波特性受系統參數影響較大,并且其濾波特性有時很難與調壓要求相協調;
④重量與體積較大等等。
針對無源濾波技術的上述缺點,1976年,L·Gyugi提出用PWM逆變器構成“電力有源濾波器”(activepowerfilter,簡稱APF)。80年代以后,由于電力電子器件及其控制技術的發展,APF技術的發展逐步走向成熟,在國外已得到廣泛應用。與無源濾波器相比,APF具有高度可控制和快速響應特性,并且能跟蹤補償各次諧波、自動產生所需變化的無功功率,其特性不受系統影響,無諧波放大危險,相對體積重量較小等突出優點,因而已成為電力諧波抑制和無功補償的重要手段。APF的推廣應用也必將給我國電力工業帶來巨大的經濟效益和社會效益。
本文首先簡要介紹電力有源濾波技術的基本原理和分類:然后著重介紹APF中已提出的幾種主要控制策略;最后,對APF技術的國內外發展狀況及應用時應考慮的一些問題作簡單介紹,以便引起大家對APF推廣應用的興趣。
2電力有源濾波器的基本原理
電力有源濾波器系統主要由兩大部分組成,即指令電流運算電路和補償電流發生電路(由電流跟蹤控制電路、驅動電路和主電路三部分構成)。
指令電流運算電路的功能主要是從負載電流iL中分離出諧波電流分量iLh和基波無功電流iLg,然后將其反極性作用后發生補償電流的指令信號ic=(iLh+iLq)。電流跟蹤控制電路的功能是根據主電路產生的補償電流ico應跟蹤ic的原則,計算出主電路各開關器件的觸發脈沖,此脈沖經驅動電路后作用于主電路,產生補償電流ico,由于ic≈ico,所以
iS=iL+ic=iL+ico
=iL-(iLh+iLq)=iLp即電源電流iS中只含有基波的有功分量iLp,從而達到消除諧波與進行無功補償的目的。根據同樣的原理,電力有源濾波器還能對不對稱三相電路的負序電流分量進行補償。
電力有源濾波器的主電路一般由PWM逆變器構成。根據逆變器直流側儲能元件的不同,可分為電壓型APF(儲能元件為電容)和電流型APF(儲能元件為電感)。電壓型APF在工作時需對直流側電容電壓控制,使直流側電壓維持不變,因而逆變器交流側輸出為PWM電壓波。而電流型APF在工作時需對直流側電感電流進行控制,使直流側電流維持不變,因而逆變器交流側輸出為PWM電流波。電壓型APF的優點是損耗較少,效率高,是目前國內外絕大多數APF采用的主電路結構。電流型APF由于電流側電感上始終有電流流過,該電流在電感內阻上將產生較大損耗,所以目前較少采用。但是電流型APF由于開關器件不會發生直通短路現象,隨著超導儲能磁體研究的進展,也將促進多功能電流型APF投入實用。
從上述原理可以看出,電力有源濾波器是運用瞬時濾波形成技術,對包含諧波和無功分量的非正弦波進行“矯正”,這與基于穩態頻譜的“濾波”概念已有很大的不同,而類似于自適應濾波技術中的“干擾抵消器”。因此,電力有源濾波器有很快的響應速度,對變化的諧波和無功功率都能實施動態補償,并且其補償特性受電網阻抗參數影響較小。
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