三相四线制非线性负载并联电力有源滤波器的研究

三相四线制非线性负载并联电力有源滤波器的研究 !"#$%&’$(" )*%+,(%’+- . /0 《电气自动化》!"#" 年第 $!卷第 !期三相四线制非线性负载并联电力有源滤波器的研究" !"#"$%&’ () *’+,- .&-/0" 1(2"% 3/4-"%# /, 5’%""67’$#" 3(+%62/%" *8#-"9 :/-’ ;(,64/,"$% ? @2A?B C)D? @2A?B C)D?H )5、)6 H?? =2;@+B)E2* =2*? @2A?B C)D?D2@?H I 5(? E);0D+? @2A?B C)D

!"#$%&’$(" )*%+,(%’+- . /0 《电气自动化》!"#" 年第 $!卷第 !期三相四线制非线性负载并联电力有源滤波器的研究" !"#"$%&’ () *’+,- .&-/0" 1(2"% 3/4-"%# /, 5’%""67’$#" 3(+%62/%" *8#-"9 :/-’ ;(,64/,"$% <($=# 兰州理工大学电气工程与信息工程学院 !兰州 "#$$%$ & 张明光候志军 ! !"#$%&’ (#)*+,-)./ &0 1+2%#&3&4/，!"#$%&’ "#$$%$& ’()*+ , -(+*. /)*..0+*. 120 -()30* 摘要：针对采用四桥臂变流器的三相四线制电力有源滤波器，建立了三相四线制并联型有源滤波器的数学模型，在此基础上采用改进的 )5、)6 检测电路，以及三角波载波触发电路设计了一种三相四线制有源滤波器。对其做了 /45647仿真分析，仿真结果表明该三相四线制有源滤波器具有很好的谐波抑制性能。关键词：三相四线制系统有源滤波器 !489, /45647 ’()*+,-*: 4);)*. <2 +=<)>? @2A?B C)D? @2A?B C)D?H )5、)6 H?? =2;@+B)E2* =2*? @2A?B C)D?D2@?H I 5(? E);0D+<)2* B?E0D? @2A?B C)D? @2A?B C)D 引言随着电力电子技术的不断发展，越来越多的电力电子装置被广泛应用于各种领域，同时也将大量的谐波注入电网。电网中谐波的危害极大，它会使电网供电电压波形发生畸变而使供电质量下降，电力系统的能量损耗增加，供用电设备寿命缩短。谐波还会对其它电子设备造成电磁干扰。电力有源滤波器 ! +=<)>? @2A?B C)D ’ 最后，9?@ 控制电路根据检测电路得到的谐波指令信号 ""%=、""&=、""’= 对驱动电路进行控制即可。 "# $ 直流侧电压控制当补偿谐波时，因为有源电力滤波器交流侧瞬时有功功率 96 中有交流成分，所以直流侧电容电压会随 96波动而波动。只补偿无功功率时，因为有源电力滤波器交流侧瞬时有功功率 96始终为 /，直流侧和交流侧没有能量交换，所以直流侧电压可以保持恒定，但由于开关器件不是理想中的无耗能元件，能量还是有一定的损失，所以电压也会下降。本文采用 9+控制方法对直流侧电压进行控制，图 )中虚线框中的部分即为直流侧电压控制部分，给出一个直流侧电压的给定值 .’，将实际的直流侧电压 .’<反馈回来，两者之差 .’ 2 .’<经 9+ 调节器后得到调节信号 ! "9。将 ! "9加到直流分量"$9上，这样在指令信号""’ 中就会包含一定的基波有功电流，主电路根据""’ 产生的补偿电流 "’中包含一定的基波有功电流分量，从而使有源电力滤波器的直流侧与交流侧交换能量，将 .’<调节至给定值。 "# % &’(变流器控制电路有源滤波器的控制框图如图 *所示图 $ 滤波器的控制框图 !"#$%&’$(" )*%+,(%’+- . /0 《电气自动化》!"#" 年第 $!卷第 !期图 ! 有谐波时电流的频谱分析图 " 中性线电流图 #$ 补偿后的 %相电流图 & 三角波比较方式的原理图图 ’ %相电源侧有谐波的电流图 ( %相的谐波电流 %&’() *+,-(. / 01-&.2-3&4 电力系统及其自动化采用三角波载波来控制 !"#变流器使得变流器的输出电流能跟踪检测电路的谐波及其中性线电流，从而达到滤除谐波、使中性线电流为零的目的。 ! 仿真研究采用 #$%&$’ 来对电力有源滤波器进行仿真，仿真电路如图 ( 所示。三相电源为工频 )*+,电源，负载三相全控桥整流器，仿真时间为 +- ./，没有 $!0前的电源侧电流如图 1 所示，检测到的谐波如图 2所示，频谱分析如图 * 所示，图 3为中性线电流，加入 $!0 后电源侧的电流如图 .+所示。由以上图形可以看出，电源侧电流的波形由很大的改善，这说明所设计的三相四线制有源滤波器的有效性。 " 结论本文采用四桥臂 !"# 变流器做为 $!0 的主电路，采用改进的 !"、!#检测电路，以及三角波载波触发电路设计了一种三相四线制有源滤波器。通过仿真，表明该 $!0能够有效的抑制谐波电流。参考文献 4 . 5杨宏，阮新波，严仰光，陈宏-采用双环控制的四桥臂三相逆变器 4 6 5 -第十四届全国电源技术年会论文集7 .*3 8 .3. 4 9 5王兆安，杨军，刘进军- 谐波抑制和无功功率补偿 :第二版 ; 4# 5 - 北京：机械工业出版社，9++1 4) 5张崇巍，张兴- !"#变流器及其控制 4# 5 -北京：机械工业出版社，9++) 4 < 5陈然，孙逸洁- 有源滤波器的三相四线制谐波检测新方法研究 4 6 5 - 科技信息= 9++* :9( ; 7 31 8 3* 4 ( 5 >?@ABCDE= #- F $EGD?HBGDI= J- F >?KLCMB??N= $- F ABOGL?= #- PQRD? CSIDD@TSB/D BUCLRD VL?CDI EB/DG QO ODWIB? ODCMQIH/ BOG /?LGLOX KQGD UQOCIQ?- !IQUDDGLOX/ QV CSD YOLRDI/LCLD/ !QMDI >OXLODDILOX ZQOVDIDOUD= .333 = : 9 ; 7 )33 8 <+9 4 1 5周渊深- 电力电子技术与 #$%&$’ 仿真 4# 5 - 北京 7 中国电力出版社 = 9++( 4 2 5吴天明= 谢小竹= 彭彬- #$%&$’ 电力系统设计与分析 4# 5 - 北京 7国防工业出版社，9++< 4作者简介 5张明光 : .32. [ ;，男，教授，主要研究方向为控制理论与控制工程、电力系统及其自动化等 F 候志军 : .3*) [ ;，男，硕士研究生，主要研究方向为电力系统及其自动化，电力系统谐波抑制。 )上接第&"页 * 4 ( 5罗隆福，刘福生- 自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器及其应用前景 4 6 5 - 大众用电，9++(，9. :2 ; 7 91 8 9* 41 5刘福生，聂光前-利用阻抗匹配的方法构成的新型平衡变压器 4 6 5 -铁道学报，.3**，.+ :< ; 7 .1 8 99 4 2 5许加柱，罗隆福，李季等- 自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器的接线方案和原理研究 4 6 5 -电工技术学报= 9++1= 9. :3 ; 7 << 8 (+ 4 * 5罗隆福，李季，许加柱等- 基于新型换流变压器的谐波治理研究 4 6 5 - 高压电器，9++1，<9 :9 ;：31 8 3* 4 3 5袁进禹 - ..+A, 直降式自耦调压变压器在铝电解整流电源中的应用 4 6 5 - 轻金属，.33*，.9 :. ; 7 << 8 (+ 4.+ 5王永必，宋身全-电解铝大功率硅整流机组的运行和分析 4 6 5 - 有色冶金节能，.33*，)< :( ; 7 .+ 8 .< 4作者简介 5李燕 : .32( [ ;，女，讲师，主要从事电气工程、系统测试和新型电力电子器件及应用等研究；朱红萍 : .32+ [ ;，女，副教授，博士，主要研究方向为现代电器装备新技术及其优化设计，电气安全的研究。

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