电流采样前移三电平有源电力滤波器的设计.pdfVIP

第 3期 电 源 学 报 No．3 2012年 5月 JournalofPowerSupply Mav．2012 电流采样前移三电平有源电力滤波器的设计 康劲松 ，卢文建 (同济大学电子与信息工程学院电气系，上海 201804) 摘要 ：文中分别对传统的有源电力滤波器 (ActivePowerFilter，APF)和 PWM(pulse—widthModulation)整流器结 构和原理进行研究 ，分析 了它们基本功能、主电路拓扑结构、控制特性及策略的异同。根据二者的相似性对 PWM 整 流器的拓扑结构加以转换和改进 ，使其衍生出具有有源电力滤波器的功能和特性 。该有源电力滤波器不需要对负载 的电流进行采样 ，而是将 电流采样点前移到网侧 ，并通过相应的空间矢量算法以保证网侧具有较理想的电流。所得 结论经过 Matlab／Simulink仿真后 。证实该有源电力滤波器结构的有效性。 关键词 ：有源电力滤波器 ；PWM 整流器；电流采样前移 ；三 电平 中图分类号：TM714．3 文献标志码 ：A 文章编号：2095—2805(2012)03—0032—06 引言 PWM整流器与APF的联系 目前 ，电力 电子器件在电气设备 中得到了广泛 1．1两者功能及结构上的异 同 应用 ，其 中大量 的二极管和晶闸管器件的使用 ，所 PWM整流器是通过调节开关器件通断来保证 产生的谐波和无功 ，对电网产生了严重的污染 。可 装置 自身不给电网带来谐波和无功并要维持直流 逆 PWM整流器是采用全控器件可以将网侧的电流 侧电压 的稳定来保证直流侧的负载工作可靠 ；有源 维持接近正弦且功率因数接近 1，并能使能量双向 电力滤波器是在维持直流侧 电压稳定的基础上来 流动 。有源电力滤波器是通过测量出需要补偿负载 对其它负载中的谐波和无功电流进行精确补偿 。 侧电流的谐波和无功，向电网中注入幅值相同、相位 对于三相的APF和三相 PWM整流器 ，我们知 相反 的电流从而动态抑制谐波并补偿无功功率u【。 道其都具有直流和三相交流两侧 ，这两者作用都是 为 了具有典型性 ，本文选取 了三相三线制 APF 将这两种 电源形式进行变化 。在有源电力滤波器 和三相 PWM整流器系统作为分析对象，分别就功 中，直流侧 的能量最初虽是来 自交流侧 ．但是在直 能、结构和控制策略等方面对两者进行深人 比较 ． 流侧电压达到给定值并稳定后 。直流侧和交流侧之 找出其 中的关联 。并根据其中的关联性给出了电流 间的能量是相互流动的。而在PWM整流器 中，正常 采样点前移三电平有源电力滤波器的数学模型 ．并 的整流过程中能量是从交流侧流向直流侧 ．而在 回 根据数学模型设计了三电平APF双闭环控制器。三 馈制动的时候，能量是从直流侧流向交流侧。 电平 APF一般采用滞环 比较法 、三角载波法和 SVPWM 法等 PWM调制方式。而其 中SVPWM法 具有开关频率固定、直流电压利用率高等优点，在 变流器 中被广泛使用。本文选用 了SVPWM 的调制 方式 。 图 1 PWM 整流器主 电路结构图 收稿 日期 ：2012—03—19 作者简介 ：康劲松 (1972一)，男，博士，教授 ，研究方 向为车辆 电力电 对于主 电路结构，PWM整流器与APF也都有 子与电力传动技术、新能源变换与节能技术。 第 3期 康劲松 ．等 ：电流采样前移三电平有源电力滤波器 的设计