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1、有源電力濾波器綜述有源電力濾波器綜述摘要：在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，人量電力電子設備產生的諧波嚴重影響到整個電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。其危害主要表現(xiàn)為：導致變壓器和發(fā)電機的過熱;導致繼電保護裝置的諜動作;加速電容器、電纜等設備老化;T?擾通信系統(tǒng)等。日前，有源電力濾波器(ActivePowerF訂tor,APF)Q成為治理諧波污染的肓效工具之一，其原理是在準確檢測電壓或電流小諧波成分的基礎上，控制PWM變流器快速跟蹤，產生與原有諧波人小相等、方向相反的補償分量，以抵消掉諧波。APF的控制方法對于快速準確地補償諧波至關重要°木文根據(jù)APF裝置的不同特點和不同控制方法進行了分類研究，詳細
2、分析了各種方法的優(yōu)缺點，并對APF控制方法的發(fā)展方向進行了展望。關鍵詞：APF裝置分類控制方法諧波抑制1概述隨著電力電子裝置的人量使用，電力系統(tǒng)的諧波和不對稱問題Id益嚴重，由諧波引起的各種故障和事故也不斷發(fā)生。因此，需要對電網(wǎng)諧波才去有效的抑制措施。傳統(tǒng)方法使用無源濾波器，為了避免對電力線路的干擾，傳統(tǒng)的解決方法是在換流站側并聯(lián)多組LC諧振型無源濾波器來抑制諧波。山于所有濾波器在工頻下都呈容性阻抗，因此濾波器裝置除了抑制諧波以外，還可以兼作無功功率補償之用。但是，無緣濾波器存在許多缺點，主要有無源濾波器體積龐人，價格昂貴，運行費用比較高，交流系統(tǒng)的運行頻率隨系統(tǒng)的負荷條件變
3、化，這要求無源濾波器具仃較好的適應性，但較人的無源濾波器將使系統(tǒng)的動態(tài)性能和過渡過程屮的跟蹤精度惡化，還可能引起系統(tǒng)振蕩。無源濾波器的效果相對依賴于系統(tǒng)的阻抗值，因此當交流系統(tǒng)的阻抗非常小時，將難以獲得滿意的濾波效果。日前，諧波抑制的一個重要趨勢是采用有源電力濾波器(ActivePowerF訂ter,APF)。APF是一種可以動態(tài)地抑制諧波和補償無功的電子裝置，對人小和頻率都變化的諧波和無功進行補償，其應用可以克服LC濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和無功補償方法的缺點。APF系統(tǒng)的原理圖如圖1所示。呃是電壓us中的a相電壓,負載為諧波源,產生諧波并消耗無功，Ude為APF玄流側電容的
4、電壓，iL、is分別為負載側、網(wǎng)側的a相待測電流，ic為有源濾波器a相的補償電流。APF檢測補償對象的電壓和電流，計算出補償電流的指令信號，該信號經(jīng)補償電流發(fā)牛電路放人，得出補償電流，補償電流與負載電流屮要補償?shù)闹C波電流抵消，最終得到期望的電源電流。訂/rI如指令電流"*ka電流跟蹤PWM驅動運算電路控制電路信號電路VT2]%VT[
5、弊VT勺務VT勺圖1并聯(lián)型有?源電力濾波器原理圖2APF分類2.1根據(jù)功率等級和響丿勺速度分類為了實現(xiàn)相應的補償功能，補償系統(tǒng)的功率等級和響應速度決定了APF的控制策略。功率等級與響應速度之間有著密切的相互聯(lián)系。通常，響丿垃速度越快系統(tǒng)花費的成木
6、越高。2.1.1低功率等級應用功率低于100RVA的系統(tǒng)屬于低功率等級應用，使用范圍主要包括民用住宅、商業(yè)大樓、醫(yī)院、小規(guī)模到屮等規(guī)模的工業(yè)負載和驅動系統(tǒng)。這些系統(tǒng)通常采用技術比較復雜的動態(tài)有源濾波器，尤其是多脈沖卩啊電壓源逆變器或電流源逆變器系統(tǒng)，其響丿應時間比較短，系統(tǒng)的補償功率也比較小。1）單相有源電力濾波器主要運川于低功率等級場合，如:計算機負荷較多的商業(yè)人樓、教學人樓、小規(guī)模工業(yè)等。對于這些應川壞境，由于人量使用單相負荷，使得中性線諧波電流含量較人，隨著負荷的變化應該提供靈活的補償方式。因而可以直接在分散的諧波電流源處使用小容暈有源電力濾波器進行補償，而不需要在電源
7、輸人端使用人容量有源電力濾波器。而且，由于單相有源電力濾波器處理容暈低，因而工作頻率較高，補償性能較好。2）對于三相系統(tǒng)的應川場合，根據(jù)三相負載是否平衡而采川不同的有源電力濾波器電路結構。當功率等級相對較低時，女U:lOOkVA,可以使用三套單相系統(tǒng)進行補償，也可以使用一套三相系統(tǒng)進行補償。當三和負荷平衡時，有源電力濾波器不需要平衡三相負荷的電流或電壓，只需對諧波電流進行補償，可以采用三相逆變器電路結構。當三和負載電流不平衡或三相電源電壓不對稱時，尤其在三相四線制系統(tǒng)或不需要三相橋逆變器的系統(tǒng)小，可以采用三套單相逆變器電路結構進行補償。2.1.2中等功率等級應用功率從lOOk
8、VA到1OMVA的三相系統(tǒng)屬于小等功率等級丿應川，其范圍包括屮等電壓等級和高電壓等級配電網(wǎng)絡、高電壓大容量驅動系統(tǒng)。對于這些系統(tǒng)，其三相不平衡的影響基本可以忽略，因而主要的補償日標是減小或消除諧波電流。在高電壓配電網(wǎng)屮，由于電壓等級較高以及相關的高壓絕緣問題，出于系統(tǒng)運行-經(jīng)濟性的考慮，通常不使用APF補償無功功率，而是采川具他的方法，如:靜止無功補償器、可調諧濾波器、同步調相機等無功補償裝置。2.1.3高功率等級應用山于高頻T作的功率器件所能處理的功率等級較低，因而制造高功率等級的APF成本較高。通常
