采用二重化主电路实现的100kVA并联型有源电力滤波器慈溪

采用二重化主电路实现的100kVA并联型有源电力滤波器

采用二重化主电路实现的100kVA并联型有源电力滤波器 2011年12月09日 来源： The 100kVA Parallel Active Power Filter with Main Circuit of Multiple PerformanceLei Wanjun, Li Hongyu, Zhuo Fang, Wang Zhaoan (Xi’an Jiaotong University 710049) Email:zffz@mail.xjtu.edu.cn Abstract: In this paper, a system of a three-phase parallel active power filter with main circuit of multiple performances is introduced. First, the configuration and basic operation principle of the parallel active filter is presented. then, propose the main circuit of multiple performances. Third, accord to the control purpose, design the control method and the hardware circuit. At last, some experimental results are obtained. It shows that the control system meets the requires and the compensation property of the active power filter is very good. Keywords: active power filter multiple use control system. 1 引 言 近年来随着电力电子设备的大量应用，各种非线性负载引起的电网电流波形畸变和功率因数降低形成了对电网的污染。为解决这个问题，电力滤波器技术被广泛应用。 现在被普遍应用的抑制谐波、补偿无功的方法是加入无源LC滤波器。这种滤波装置结构简单，成本比较低，容易实现，具有既可补偿谐波，又可补偿无功的特点。但是，LC滤波器是针对特定谐波进行补偿的，因此对电网阻抗和频率的变化十分敏感，滤波效果不易保证；而且，LC滤波器可能会跟电网阻抗发生并联谐振，将谐波电流放大，从而导致系统不能正常工作，甚至会烧坏滤波器。正是由于这些固有的缺陷，限制了无源滤波器的发展。[1] 目前，谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器(Active Power Filter-APF) 。有源电力滤波器是一种电力电子装置。其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等、极性相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻抗的影响，因此受到广泛的重视，并且已经在日本等国受到广泛应用。[1] 在我国，有源电力滤波器也正被越来越多的应用于工业现场。 2 系统构成及工作原理 2.1 并联型有源电力滤波器工作原理 并联型有源电力滤波器是将滤波器与负载谐波源并联接入电网。以A相为例，并联型有源电力滤波器补偿电流型谐波源时的等效电路图如图1所示。图中各下标的含义是，S表示电网，L表示负载，C表示有源滤波器，下标f和h分别表示基波与谐波。 图1 并联型APF补偿谐波电流时的等效电路图 从图中可以得到，n次谐波电流： （1） 若电源电压没有畸变，即ush=0，只要ich=iLh，则ish=0。这说明并联型有源电力滤波器可以补偿负载产生的谐波电流，从而使流入电网侧的谐波电流为零。[2] 同理可得并联型有源电力滤波器用来补偿无功时的单相等效电路图如图2所示。下标p和q分别表示有功成分与无功成分。 图2 并联型APF补偿无功功率时 的等效电路图 从图中可以得到，无功电流： （2） 只要iLq-icq=0，则isq=0。这说明并联型有源电力滤波器可以补偿负载产生的无功功率，从而达到提高功率因数的目的。 这样，若令ic=iLh+iLq，有源电力滤波器既可以补偿负载产生的谐波电流，又可以对无功进行补偿，从而达到抑制谐波、补偿无功目的。 2.2 主电路结构 有源电力滤波器的主电路及控制电路结构图如图3所示。 其中，主电路由两组三相电压型PWM 变流器构成，容量分别是50kVA，这两个功率模块公用一组直流电容器；交流侧与负载谐波源并联连接。工作时，各组PWM变流模块根据电流跟随控制电路所发出的指令信号独立工作，产生各自的谐波补偿电流，相加后以抑制谐波源负载注入电网侧电流

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