大容量有源電力濾波器實現方法的研究

2017-04-12 10:17:55 大云網　點擊量：評論 (0)

核心提示：　　大容量有源電力濾波器實現方法的研宄*西安交通大學卓放何益宏李紅雨王兆安（西安710049）行了討論。提出了一種以不帶變壓器的四重化PWM變流器為主電路的大容量有源電力濾波器的實現方法，給出了系

核心提示：　　大容量有源電力濾波器實現方法的研宄*西安交通大學卓放何益宏李紅雨王兆安（西安710049）行了討論。提出了一種以不帶變壓器的四重化PWM變流器為主電路的大容量有源電力濾波器的實現方法，給出了系統結

　　大容量有源電力濾波器實現方法的研宄*西安交通大學卓放何益宏李紅雨王兆安（西安710049）行了討論。提出了一種以不帶變壓器的四重化PWM變流器為主電路的大容量有源電力濾波器的實現方法，給出了系統結構拓撲，分析了系統的控制原理……這種主電路可以不通過變壓器，直接并入或串入中、低壓配電網，用作電壓調節、諧波抑制和無功補償。這種有源電力濾波器的特點是：主電路元器件的開關頻率與電網的頻率一致，每個器件在一個電網周期內只開關一次；其次是可以不用變壓器直接接入電網；再者是由于系統的開關頻率低，所以電磁干擾、開關損耗都比較低。因此比較適合中、低壓電網的無功補償和諧波抑制。

　　在以上所述的3種方案中，多重化主電路是最為合理有效的方案。與小容量開關器件串并聯的方案相比，主電路多重化在滿足容量要求的同時，控制電路也可以只用一套，經濟上也更為合理。另外，采用多重化主電路的另一個好處是可以在控制上采取措施。提高整個裝置的等效開關頻率。使系|統最后。

　　得到的開關頻率數倍于電力電子器件自身所允許的開關頻率，以取得良好的補償特性。

　　基于上述設想，設計制作了采用四重化主電路的有源電力濾波器實驗裝置其主電路為4組PWM變流器通過進線電抗器并聯連接，每組PWM變流器的容量為30kVA，使整個有源電力濾波器裝置的諧波補償容量達到120kVA，4組變流器采用一套控制電路統一控制。諧波補償電流指令的計算采用了基于瞬時無功功率理論的諧波電流檢測方法，以取得良好的動態響應性能。為平衡各變流器的輸出功率，控制電路將計算出的補償信號按幅值平均分配給4組變流器的電流跟蹤控制電路，從而使每組變流器輸出的容量為總容量的1/4.為提高系統輸出的等效開關頻率每組變流器在進行電流跟蹤控制時，其開關時刻的控制不再是獨立的，而是統一進行協調，各組變流器在開通時刻上彼此相錯一定的角度，整個裝置的等效開關頻率為器件開關頻率的4倍，從而獲得良好的補償效果。

　　3四重化主電路實現的大功率有源電力濾波器結合國內外大功率有源電力濾波器的發展情況，針對常壓工業負載設計了一種以不帶變壓器的四重化PWM變流器為主電路的有源電力濾波器，電路可直接進入工業電網，減小設備投資。為有源電力濾波器的主電路原理圖。主電路由4組PWM變流器通過進線電抗器并聯組成。4組PWM變流器的直流側并聯在一起共用一組直流電容器。

　　工作時，各組根據控制電路計算的諧波指令電流，通過各自的電流跟蹤環節控制，產生諧波補償電流，這些諧波電流相加后與負載諧波源總的諧波電流成分相等，以抵消諧波源負載電流中的諧波成分，使流入電源側的電流為不含諧波的正弦基波電流4.按主電路的拓撲結構，結合并聯型有源電力濾波器的工作原理，示出了采用四重化主電路的利用所研制的有源電力濾波器裝置對電路進行了諧波補償實驗。諧波源由一個帶電感性負載卓放：男，1962年5月生，副教授。研究方向為諧波抑制與電力電子技術。

　　在進行諧波補償時，可將4組變流器所產生的諧波補償電流看成是4個電流源輸出的電流與負載諧波電流iL之間進行的迭加運算。流入電源側的電流就是含有諧波電流的負載電流與各有源電力濾波器輸出的電流之間的迭加。控制時，對每組的輸出容量進行均衡控制，使每組所產生的諧波電流均為負載中諧波電流的1/4.這樣，當各組電流id、ic2、ic3和與負載電流iL相加后，流入電源的電流is便成為不含有諧波成分的基波電流。

　　四重化PWM變流器單相等效電路為提高有源電力濾波器的等效輸出開關頻率，給出了整個控制系統的計算電路原理框圖和時基脈沖分配示意圖。為協調4組PWM變流器的補償控制，每組均設置了電流跟蹤控制電路和驅動保護電路，電流跟蹤控制的時基脈沖由控制電路統一處理，按一定的時序分配到各跟蹤控制模塊。具體實現時，讓第二組的基準時鐘落后第一組基準時鐘折合電角度90°，第三組的基準時鐘落后第二組基準時鐘折合電角度90°，依次類推。這樣，系統最終得到的開關頻率是各組頻率的4倍。各PWM變流器的時基脈沖分配原理圖可參見。

　　的三相整流橋組成。給出了投入有源電力濾波器前后的實驗波形和對應的頻譜圖。從給出的波形圖和頻譜圖可以看出，補償前，三相電流波形為正負交變的梯形波，波形畸變嚴重，頻譜圖中的高次諧波分量具有一定的幅值；補償后電源電流波形得到明顯改善，基本成為正弦，頻譜圖中，高次諧波電流成分基本消除，說明有源電力濾波器有著良好的補償效果。

　　5結論提出了以不帶變壓器的四重化PWM變流器為主電路的大容量有源電力濾波器的實現方法，該方法有效地解決了有源電力濾波器在大容量時所遇見的容量和開關頻率之間的矛盾。結論如下：采用多重化主電路可以解決大容量單個電力電子器件開關頻率過低的問題，多重化主電路可以使系統等效開關頻率成倍提高，使有源電力濾波器有良好的補償效果。

　　采用多重化主電路可以成倍擴大裝置的補償容量。