淺談有源電力濾波器設(shè)計

綜述隨著大容量電力電子裝置在高壓交流電力系統(tǒng)中日益廣泛的應(yīng)用，諧波和無功等問題嚴重地威脅著系統(tǒng)自身的安全穩(wěn)定運行。針對10~35kV高壓交流電力系統(tǒng)，國內(nèi)外目前主要采用無源電力濾波器來抑制諧波并補償無功功率。無源電力濾波器具有諸多的缺陷，難以達到理想的性能。受功率半導(dǎo)體開關(guān)器件的約束，有源電力濾波器常規(guī)方案的應(yīng)用限制在低壓交流電力系統(tǒng)。提出一種基于基波磁通補償?shù)拇?lián)型有源電力濾波器新原理，通過電力電子變換器的控制，使串聯(lián)變壓器對基波呈現(xiàn)很小的一次側(cè)漏阻抗，對諧波呈現(xiàn)很大的勵磁阻抗。通過電力電子變換器的控制，變壓器一次側(cè)呈現(xiàn)連續(xù)無極可調(diào)的電抗。借鑒基波磁通補償理論及磁通可控的可調(diào)電抗器原理，根據(jù)串并聯(lián)的對偶特性，本文提出一種新型的基于阻抗可控的并聯(lián)混合型有源電力濾波器。在電力電子變換器的控制下，變壓器對諧波電流呈現(xiàn)近似為零的低阻抗，從而輸導(dǎo)電力系統(tǒng)中的諧波電流，同時對基波電流呈現(xiàn)連續(xù)無極可調(diào)的電抗，與無源電力濾波器相結(jié)合，實時補償系統(tǒng)的無功功率。通過變壓器隔離降壓，確保該濾波器安全、可靠、穩(wěn)定地工作。膚1租別工作饒原理民1.食1峽竄變壓上器的油結(jié)構(gòu)用變壓篇器的粗結(jié)構(gòu)炊如掏圖真1分所示饒。其刮一次畝側(cè)滑A榮X披與二煩次已側(cè)加a伸x車的匝腰數(shù)分汽別逆為戲W娃1筒、觀W碎2加，變悼比目k=養(yǎng)W清1舍/W斷2寫，一屑次側(cè)監(jiān)與二貓次側(cè)殿的互剩感枝為釘M頌。一溫次側(cè)千繞組在的電拘阻這為歌r留1庸，自撫感攪為凱L部11穿。變越壓器驕采用削非晶納態(tài)合段金鐵榜心，局為了貞確保歡變壓弟器工糊作惹在鈴B-素H燒曲線登的線省性區(qū)黑，鐵我心開膊有氣可隙。潮利用邊電壓弟型逆狠變器羅向變匹壓器勻二次坊側(cè)繞臉組中區(qū)注入斬補償跡電移流還i足2耽且滿依足透翅并爽幅i老2襯=渡-旁α播*掀∑踏i漫1喘(n鏟)價-兵β上*i銹1欠(1培)謙式中有：查α捐為諧霸波補嫌償系貧數(shù)仔；讓∑夏i布1遺(n充)洪為實堂時檢班測的竹變耐壓器祖一次溝側(cè)葡諧波元電流惡；借β粉為基朝波補拾償糊系數(shù)務(wù)；狼i故1揀(1吉)怕為實黑時檢鋸測的潤變壓接器一牙次側(cè)避基波滾電流幫。商1.臘2哀諧波直抑制聚原理系從飼A息X則端看襯，變涼壓友器題n賴次諧齊波電某壓方伐程厲為辜ù濃1桂(n千)姜=槐（園r拍1材+j角W產(chǎn)n仗L洪11素）毒/ì稱1涌(n可)金+j鞏W彈n福Mì死2旦(n憐)醋若物α幣滿足駐諧波臨補償揪條紹件貝α違=L蔬11幣/M功則稅從捐A缸X海端看啟，變庫壓器踢對諧嗓波電盈流的漆等效加阻抗鍬為泊悅輝腿Z膏AX僻(n授)掃=ù鴨1倆(n泄)擾/ì稻1狂(n夕)掩=r捎1盤通忍常邀r減1悉可忽萄略，夜因此練，在膜滿足胞諧波勸補償出條件站時，光變壓凍器對霞諧波易電流則呈現(xiàn)賞近似共為零漁的低紀阻描抗。隨諧波熊等效羊電路鉆如便圖輩2車所示頃。筑高壓匙交流憑電力伯系統(tǒng)趙的系境統(tǒng)阻響抗相偵對較落大，壇由于柳變壓暮器在主電力呼電子市變換愉器的小控制盛下能裹夠態(tài)對諧依波電驅(qū)流呈裳現(xiàn)近黑似為另零的艱低阻論抗，疊因而縣對高濤壓交籠流電鉛力系灶統(tǒng)的幫諧波旬電流涂具有散很好濁的抑授制能湖力。井1.近3沸廟無功瓦功率藍補償富原理紗從奪A考X葉端看捐，變頓壓器陳基波煌電壓骨方程濟為重抓參ù猾1穗(1庫)孟=雹（督r很1回+j刮W杯1筐L險11漂）類/ì戴1溪(1迫)鮮+j諒W程1需Mì賄2膝(1還)斃由夜于舉r腹1鍵可忽拜略，須從干A豈X玻端看廊，變查壓器夕對基寧波電括流的尼等效刻電抗津為抽X陜AX嬸(1寧)租=ù以1如(1蘿)盼/ì凱1疑(1捧)土=W腰1京（名L烈11怎-葵β籃M鎮(zhèn)）鎖變壓兇器對首基波優(yōu)電流份的等哪效電亦抗與憶基波怖補償己系躁數(shù)巨β秋的關(guān)撲系如蹦圖仙3剃所示坐。并由肥圖愿3汽可見宿，通體過實穴時調(diào)依節(jié)基臘波補靈償系素數(shù)濁β片的大煉小，穗可以汗使得照變壓希器對蹈基波痰電流嶺呈現(xiàn)堵連續(xù)迷無極?？烧{(diào)蘿的電擠抗，萄與無飲源電額力濾朝波器惠相結(jié)肝合，駕能夠妖實時駁地補驗償高厲壓交賠流電葬力系川統(tǒng)的走無功勿功率歉。迎2爹淘實驗盞電路悉結(jié)構(gòu)說2.溉1銅臨主電進路結(jié)戒構(gòu)己圖帥4粘為基致于阻估抗可獲控的逗并聯(lián)席混合漆型有頌源電副力濾兆波器誤的實介驗電季路結(jié)獲構(gòu)圖或。主雷電路扇中襲，屈U肢S栽為系慨統(tǒng)電酒壓銀，魄Z屑S昌為系覽統(tǒng)阻閣抗域。廚T擴為線車性變使壓器柄，與殖諧波旅源及銳無源蜂電力氏濾波伴器相紗并聯(lián)元。剪L岸f閑為逆俗變器奸輸出流電感劉，在乎變壓城器漏扁感較今大的巷情況陣下肺，滾L周f鴉可省掏去。她為了熄確保偏逆變撇器對靜指令披電流輸?shù)膶嵆瘯r跟顫蹤，分采婚用至IG懂B織T叉作為內(nèi)功率手半導(dǎo)筆體開攏關(guān)器邁件仇。剝U樹d炒為逆副變器止直流昂母線吳電麗壓棍。蘿L匪與馬C刃為無檢源電撥力濾隊波器蔥的電邀感與晃電容離，無盯源電拌力濾疾波器倆主要軌功能恥為補爐償容菠性無駝功電傘流，逐兼濾踩除部鈔分諧匙波電煎流。佛諧波葵源為黃帶阻毀感負魄載的狹二極開管全拖橋不掠控整利流器療。裕2.燈2浮治控制海電路建結(jié)構(gòu)推控制跌電路筍包括鬼指令故電流脾運算及和補優(yōu)償電畫流控憐制楊2纏部分融。指璃令電陪流運累算單盼元實千時檢臨測變恰壓器繡一次補側(cè)的欄電流列，根評據(jù)電絡(luò)力系腰統(tǒng)無在功功健率補逃償?shù)穆犚蠼?，得少到變諷壓器口二次淹側(cè)補托償電消流的婚指令駕信號岡。補謠償電車流控卡制單賴元將同指令響電流毒信號瀉與反及饋電以流信催號相饒比較旦，其漠誤差黃通突過望P舌I批調(diào)節(jié)帳器，今再與才三角季載波看信號冬比較訂，得藥到頃PW只M售信號濁，驅(qū)意動逆壁變器傾中熱的藏IG工B照T革開關(guān)期。提劣出一齊種指艙令電路流運粘算方關(guān)法如仗圖烘5具所就示。爐其中觀，錢i豎1繪（牛t奮）甘=殺∑癢I弱n他co傭s(金nw遭t土+尋ψ鞏n瞎)弄，隊(l筑ow品-p遷as算s脹fi喉lt挽er愿,L貼PF根)猜為低紅通濾頂波器堂，用樓于提餃取信鐮號的圓直流景分量逃，戶A鳳m羅si劑n拐(酷ω和t+化ψ種)薄與敵A宵m姿c輝os禮(正ω考t+厘ψ行)渡為控魂制電揚路產(chǎn)投生的句幅值古實時治調(diào)節(jié)衣、與慘電網(wǎng)鎮(zhèn)同頻便率、后相位康任意債的正臉余弦攝，弊i誤c凍*脅為補娃償電癥流的姐指令父信號野。泥一次史側(cè)電秀流與甩余弦展信號歸相乘盡，得從到左i膊1魂（線t票）獵*策A蕩m駕co躍s(外wt專+遙ψ栗)=沿（況A誦m枯／饞2斑）杠∑瑞I拔n填{認co出s[以(n拍+1趣)w獄t跌+響ψ遍+層ψ耀n還]+錦co呈s[變(n洪-1匪)w耐t捐+貼ψ藝n敲-抹ψ省]}蕩經(jīng)棉過梁LP振F汗得到葡直流服分量虧（航A怖m(xù)苦／膽2香）田I們1貪co傍s(注ψ油1普-啊ψ菠)漂再與眼余弦帽信號極相乘銜，得殺到朵i照1p紀，密（躲A消m附2順／刪2依）費I查1誼co悉s(嚴wt律+真ψ步)c朱os蹤(李ψ乏1凳-蔥ψ傘)=聽（輝A葉m撿2綢／么4荷）夢I依1席[c諸os鳥(w男t+商ψ績1藝)+久co拋s(啦wt舉+2籮ψ吸-授ψ劉1拉)開]械一次禾側(cè)電狗流與今正弦辰信號停相乘主，得秩到雄i輛1搜（渣t協(xié)）謊*勢A蛙m鞋si塞n(仆wt順+羨ψ矩)=定（鳴A劃m期／帥2看）席∑匹I麗n啦{撇si奏n[較(n扇+1倆)w錢t功+聯(lián)ψ雜+維ψ績n逮]-漠si腿n[外(n悼-1估)w城t纖+方ψ諷n屋-邊ψ沉]}天經(jīng)連過染LP竭F舊得到阻直流寒分量刺（桶-A涌m仿2庸／娛2遮）肝I或1恒s寇in擁(劇ψ超1黑-各ψ傅)貼疼繼鵲再與豈正弦喇信號披相乘潮，得乎到津i暢1p脅，眼（砌-A佳m篇2棗／偷2負）輛I躁1便si彈n(惠wt輛+錦ψ軋)s衣in傲(棋ψ顯1丸-捕ψ悔)棉=武（爬A棋m辣2序／眉4給）偵I塌1深[c梢os肥(w龍t+霜ψ降1描)疤-呢co極s(甲wt鋒+2由ψ怒-瓣ψ斯1失)姻]征由示式躁(8室)閑與等(1贏0爐)禮可以些得到很指令面電獵流脂i們c醬*將=-酷L乖11戰(zhàn)／虛M魯（嬸i擱1途-襲i朱1p毫，源-i粥1q俱,這）奸=-耐L泰11虜／挺M[陵(1腔-A午m逝2哄／辮2)缺I鉤1仆[c妥os沖(w瘡t+與ψ潔1組)初+震∑拍I凳n宜c挎os走(n讓wt編+耗ψ跟n句)]稿=翻-L劍11魔／銷M特[滿∑兇i到1朗(n錄)元+(超1-沖A找m竄2鋤／寸2)診i散1嫩(n獲)條]當(dāng)比較鍵式餓(1熊)鬼、殖(3欠)價與賄(1阻1廈)道可寫知，尚指令犁電流強滿足掙諧波檢補償聯(lián)條件兄。通房過臥實時淹調(diào)節(jié)重正余望弦信谷號的期幅康值康A(chǔ)旗m傭，可既實時乒改變殿基波調(diào)補償寫系揪數(shù)自β編的大笨小學(xué)。栽A無m惑與它β教的關(guān)稀系尸為密Am搞=扣3擋幅實驗挖與結(jié)念果分的析愈為了憂證明欄上述哈理論推分析暖的正角確性蘭，根困據(jù)拐圖岔4闊所示年的系弦統(tǒng)結(jié)渠構(gòu)圖警，設(shè)論計了決一套數(shù)實驗客裝置扎。系吉統(tǒng)電旋壓換為羞11予0若V數(shù)，系照統(tǒng)側(cè)袖串熟聯(lián)稱5m優(yōu)H距的電繭感。枕變壓林器的扎變比然為批1顏：螺1煙，一絲次側(cè)程繞組慮的自獲感呼為糾92牧m戴H略，一豈次側(cè)務(wù)繞組值與二刺次側(cè)脂繞組晴的互盆感脈為四91來.6代9m煤H封，二甲次側(cè)降繞組癢的自棉感蒸為岸92壯m愈H乏，諧旅波補剖償系研數(shù)知α季=1網(wǎng).0趕03誠3奪。無膛源電耕力濾沫波器夢參數(shù)校為撓L=兩14好.1梳1m她H笨，伶C=犧24胸0遼μ罰F充。半懼導(dǎo)體剛開關(guān)葛器件帳為莖SE說MI召KR強O掏N丑公司壺的羨NP矩N略型把IG轉(zhuǎn)BT騙S偶KM個30賺0G你B沖12愁3絞D邊。采梅用盒TD才S2解00抬2盛型數(shù)仁字示孫波器蒸記錄蒸了實最驗波堪形，霞并采掏用捐了其25踏33繩E拌型交跑流數(shù)武字功狗率計鍛測量悠了各先種工演況下苦實驗則數(shù)據(jù)捷。實幣驗乘分趣6客種工來況進習(xí)行。湖工閱況抹1居。不篇加任煉何濾徑波器更，此飄時系瘋統(tǒng)電匹壓電抗流的適波形拔如獸圖渾6寨所示碧。梢（式2遞）工氣況賀2騙。為邁了驗償證諧慢波抑日制原跪理的皺正確京性，閣只加皇有源盟電力持濾波忠器，喚基波孕補償桿系揮數(shù)臺β華=質(zhì)0棟，此息時系擱統(tǒng)電衫壓電拳流的奇波形若如姨圖太7較所示臥。蝴工馳況蹤3儲。只絮加無譯源電豪力濾絲波器裂，此師時系捆統(tǒng)電桌壓電偶流的源波形句如論圖特8果所示楚。屯（究4詳）工千況模4嘆。同怎時加艇無源算和有棋源電蹄力濾賣波器會，基警波補頸償系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