并聯(lián)混合型有源電力濾波器的建模和控制策略分析_圖文

1、 60 3 1.0 0.5 400 K 200 00 (a 3 2 1 400 K 200 00 (c 2 1 相位/ 3 10 5 400 K 200 00 基波串聯(lián) 1 相位/ 2 3 6 4 2 400 K 200 00 中 國 電 機 工 程 學 報 第 26 卷 頻率波動的影響時， 4 種控制策略的效果差別不大， 5 1.5 1.0 1 (b 2 相位/ 0.5 400 K 200 00 (a 2 1 相位/ 0.5 400 K 200 00 (b 5 1.0 0.5 400 K 200 00 (d 2 1 相位/ 5 1.0 5 1.0 0.5 400 K 200 00 (c 2

2、1 相位/ (d 圖 11 不同控制策略下3 與 K 的關(guān)系 Fig. 11 3andKbased on different control strategies 4 1.0 0.5 3 1.0 0.5 400 K 200 00 (b 4 1.0 0.5 400 K 200 00 (d 1 2 1 相位/ 2 1 相位/ 圖 13 不同控制策略下5 與 K 的關(guān)系 Fig. 13 5and K based on different control strategies 6 1.0 6 1.0 0.5 400 K 200 00 (b 6 1.0 0.5 400 K 200 00 (d 1 相位/

3、 2 1 相位/ 400 K 200 00 (a 4 0.4 0.2 400 K 200 00 (c 2 1 相位/ 2 相位/ 0.5 400 K 200 00 (a 2 1 相位/ 6 1.0 2 1 相位/ 0.5 400 K 200 00 (c 2 1 相位/ 圖 12 不同控制策略下4 與 K 的關(guān)系 Fig. 12 4andKbased on different control strategies 2 1 相位/ 2 其3 和4 曲面上都不存在極點， 因此可以避免采用 其它控制策略時出現(xiàn)的諧波放大現(xiàn)象，但考慮到3 的變化規(guī)律， 該策略更適合于在于 K 幅值較小時采 用。與此同時，

4、盡管4 的值為常數(shù)且比較小，但是 在電源諧波電壓比較大時，電網(wǎng)阻抗波動對混合有 源電力濾波器性能的影響還是不能忽視。 電網(wǎng)頻率波動的影響: 與分析電網(wǎng)阻抗波動帶 來的影響一樣，電網(wǎng)頻率波動對混合有源電力濾波 器工作特性的影響也可分為兩部分，一部分是僅僅 考慮負載諧波電流存在的情況下產(chǎn)生的影響，另一 部 分 為僅僅 考慮 電源 諧 波電 壓 存 在的情 況 下產(chǎn)生 的影響。將這兩部分的影響系數(shù)分別定義為 5 = 2 I S / I L × 100% (19 2 = I / U × 100% 6 S S 按 前 述 方法 進行分析 可以 得 到 不同控制策略 下5 和6 的表達

5、式并做出它們與控制器參數(shù) K 的 關(guān)系圖。 參考表 5 并分析圖 13 和 14 可知，在考慮電網(wǎng) 圖 14 不同控制策略下6 與 K 的關(guān)系 Fig.14 6and K based on different control strategies 表 5 不同控制策略下5 和6 表達式 Tab. 5 Expression of 5 and 6 based on different control strategies 控制策略 1 2 影響系數(shù)5 ( nKK 1 + Z 2 + K 2 dK dZ 2 dK dZ S ZS ( 2 + + nK 1 d d d d ( nKK1 + Z S +

6、 Z 2 + K 2 2 (nKK1 + Z 2 + ZS dK2 dZ dK dZ + ( nKK1 + K 2 + ZS 2 nK 1 S d d d d (nKK1 + ZS + Z2 + K 2 2 3 4 Z S dZ 2 dK 2 dZ S dZ S dK 2 dZ S dZ 2 + ZS Z2 -K2 + nK K 1 ( + + nK dK 1 d d d d d d d + (Z S + Z 2 + K 2 2 Z S + Z 2 + K 2 d (1 nKK1 Z S dZ2 dK dZ dK + Z S 2 ( Z2 + K 2 S + nKZS (Z 2 + K2 1

7、d d d d (1 nKK1 Z S + Z2 + K 2 2 控制策略 1 2 3 4 影響系數(shù)6 ( dZ S dK 2 dZ2 dK1 + + + nK d d d d (nK K 1 + Z S + Z 2 + K 2 2 ( dK 2 dZ S dZ 2 d K1 + + + nK d d d d (nK K 1 + Z S + Z 2 + K 2 2 dk 2 dZ s dZ 2 d + d + d (Z s + Z 2 + K 22 nK ( Z 2 + K 2 dK 1 dK dZ dZ (1 nKK1 2 + (1 nKK1 S + 2 d d d d (1 nKK1 Z

8、S + Z 2 + K 2 2 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 試用版本創(chuàng)建 第 12 期 范瑞祥等： 并聯(lián)混合型有源電力濾波器的建模和控制策略分析 61 但采用控制策略三時由于始終不存在極點，同時5 和6 也可保持在較低水平，相比較而言更具優(yōu)勢。 5 羅安 ，付青 ，王莉娜，等變電站諧波 抑制與無 功補償?shù)?大功率混 合型電力濾波器J中國電機工程學報，2004，24(9：115-123 Luo An， Fu Qing， Wang Lina， et al High-capacity hybrid power filter for harmonic sup

9、pression and reactive power compensation in the power substationJ Proceedings of the CSEE ， 2004 ， 24(9 ： 115-123(in Chinese 6 付青 大功率電網(wǎng) 諧波有源 治理的控制策略和工程應用研究D 長 沙：中南大學，2004 Fu QingResearch on control strategies and engineering application of high-power harmonic eliminating in power stationJChangsha ：

10、South University，2004(in Chinese 7 涂春鳴 新型諧振阻抗型混合有源濾波器 RITHAF 研究D長沙： 中南大學，2003 Tu Chunming The resonant impedance type hybrid active filterJChangsha：South 8 沙：中南大學，2005 Tang Xin High power series resonant injectin type hybrid active filterJChangsha：South University，2005(in Chinese 9 肖湘寧， 徐永海 ， 劉昊 混合有

11、源電力補償技術(shù)與實驗 研究J 電 力系統(tǒng)自動化，2002，26(5：39-44 Xiao Xiangning， Xu Yonghai，Liu HaoAnalysis of hybrid power compensator and its experimental studyJ Automation of Electric Power Systems，2002，26(5：39-44(in Chinese 10 戴朝波，林海雪電壓 源型逆變 器三角載 波電流控制新方法 J中 國電機工程學報，2002，22(2：99-102 Dai Chaobo，Lin HaixueA novel triangul

12、ar carrier current control for voltage source invertersJProceedings of the CSEE ，2002，22(2： 99-102(in Chinese 11 劉飛，鄒云屏，李輝C 型混合有源電力濾波器J中國電機工程 學報，2005，25(6：75-80 Liu Fei ，Zou Yunping，Li Hui The C type hybrid active power filterJProceedings of the CSEE，2005，25(6：75-80(in Chinese 12 陳國柱， 呂征宇， 錢照 明 有源電力

13、濾波器的一 般原理及應用J 中 國電機工程學報，2000，20(9：17-21 Chen Guozhu， Lü Zhengyu， Qian Zhaoming The general principle of active filter and its applicationJProceedings of the CSEE，2000， 20(9：17-21(in Chinese 13 顏曉慶， 王兆安并聯(lián)型電力有源濾波器控制方 式對動態(tài)特性影響 的研究J西安交通大學學報，1998，32(6：26-30 Yan Xiaoqing， Wang Zhaoan The study of how

14、 the control methods of shunt active power filter affect its dynamic characteristicsJ. Journal of XIAN Jiaotong university，1998，32(6：26-30(in Chinese 14 Zhaoan Wang， Qun Wang， Weizheng Yao， et al A series active power filter adopting hybrid control approachJ IEEE Transactions on Power Electronics，20

15、01，16(3：301-310 15 譚甜源， 羅安， 唐欣， 等 大功率并聯(lián)混合型有源電力濾波器 J 中 國電機工程學報，2004，24(3：41-45 Tan Tianyuan， Luo An， Tang Xin， et al Development of high-capacity hybrid power filterJ Proceedings of the CSEE， 2004， 24(3： 41-45(in Chinese 收稿日期：2006-01-12。 作者簡介： 范瑞祥（1977-） ，男，湖南湘潭人，博士研究生，主要從 事有源電 力濾波器和無功補償技術(shù)的研究，ricefan

16、； 羅 安（1957-） ， 男， 湖南長 沙人， 教授， 博士生 導 師， 主要從 事大功率電網(wǎng)諧波有源治理和先進靜止無功發(fā)生器的研究。 University，2003(in Chinese 唐欣 新型大功率串聯(lián) 諧振注入式 混合有源濾波器的研究 D長 4 結(jié)論 綜合以上分析可知，并聯(lián)混合型有源濾波器的 4 種基本控制策略各有長短。從單純補償負載諧波 電流來看，采用根據(jù)負載諧波電流來控制的基本策 略 效 果 較 好 ，但 對 裝置 相關(guān) 參數(shù)的 設(shè)計要 求 比較 高，否則容易引起諧振，同時增大電網(wǎng)參數(shù)波動對 控制性能的影響；而根據(jù)負載諧波電壓來進行控制 的基本策略 可以 有 效 的 避免 裝

17、置 與 電網(wǎng) 阻抗之間 產(chǎn)生的諧振并消除電網(wǎng)諧波電壓的影響，但在此情 況下無法實現(xiàn)對負載諧波電流的治理，同時易受電 網(wǎng)參數(shù)波動的影響；采用根據(jù)濾波器支路諧波電流 進行控制的策略能 夠 實 現(xiàn)負載 諧 波電流 的 完 全抑 制，但負載諧波電流的波動對控制性能的影響較明 顯；根據(jù)電源諧波電流進行控制的策略雖然無法完 全濾除負載諧波電流，但只要有效避開極點，則其 控制性能受電網(wǎng)參數(shù)波動的影響很小。可見，針對 不同的諧波治理對象和復雜的工況，只有通過比較 選擇 一種較 為優(yōu) 化 的基本控制策略 才能 更好地確 保并聯(lián)混合型有源濾波裝置的穩(wěn)定和有效運行。 以此為指導，在為某冶煉廠設(shè)計的 HAPF 的基

18、本控制策略選擇中，由于用戶主要要求補償負載諧 波電流， 而其電網(wǎng)參數(shù)又相對穩(wěn)定， 基于以上原則， 采 用對 諧 波電流 抑 制 效 果最 佳 的 根據(jù)負載 諧 波電 流進行控制的基本策略，同時裝置參數(shù)通過優(yōu)化設(shè) 計有效避免了諧振，裝置實際運行過程中，諧波抑 制效果良好15，完全滿足了設(shè)計的要求。 參考文獻 1 2 王兆安，楊君，劉 進軍諧 波抑制與 無功功率補償M北京：機 械工業(yè)出版社，1998 錢挺 ， 呂征宇 新 型有源濾波器的 雙 向互 補 控制方 案 J 中國 電機工程學報，2003，23(9：44-47 Qian Ting， Lü Zhengyu Novel double-direct