新型混合有源滤波器建模及其特性研究.pdfVIP

第29卷第3期 衡阳师范学院学报 No．3Vol|29 2 0 0 8年 6月 Journal of Hengyang Normal University June．2 0 0 8 新型混合有源滤波器建模及其特性研究 周君求，陈 凯，王少杰 (邵阳学院 电气与信息工程系，湖南邵阳 422000) 摘 要：为提高有源滤波器的滤波性能，减少日趋严重的谐波问题，提出了一种新的滤波系统结构。该文详细 分析了工作原理，用数学建模的方法，建立了该滤波系统的控制模型方程，分析了在基于负载谐波电流控制逆 变器输出电压的控制策略下，负载谐波电流的波动、电源谐波电压的波动、电网阻抗的波动、电网频率的波动 对滤波系统控制性能的影响，接着分析了采用PWM控制下逆变器输出到电网过程中谐波电流相位的变化 研 究表明该混合有源滤波器具有较大容量的无功补偿能力和较小的逆变器容量．试验和仿真结果证明该混合有源 滤波器的正确性和可行性，对滤波器的设计和使用具有重要的理论指导意义和实用价值。 关键词：电力电子；谐波治理；有源滤波器；建模；控制特性；输出频率特性 中图分类号：TN713 ．8 文献标识码：A 文章编号：1673一O313(2008)O3一O¨O58一O5 Single injection Circuit，APFSIC)如图 1所示，系统由电压型 0 引 言 逆变器、输出滤波器、耦合变压器、注入支路几部分构成。直 随着有源电力滤波器的不断发展和应用，谐波治理研究 流侧电容和电压型逆变器构成有源部分，注入支路下面的电 和应用的方向越来越趋向多样化和适应性。为了能使 容和电感构成基波谐振电网谐波。上面的电容主要是考虑 HAPF一 能够在不同容量场合进行应用，必须采用合适的 补偿电网基波无功，以及尽量使有源滤波器的输出电流注入 拓扑结构和控制策略～ 目前，国内的混合有源滤波器田 到电网以治理电网谐波。 (Hybrid Active Power Filter)HAPF研究真正将无源电力滤 从图1可以看出，单独注入式混合有源滤波器把串联谐 波器和 APF结合在一起，形成单独注入型混合有源滤波 振注入型APF和并联混合型有源滤波器结合到一起，选取 器 。 (Active Power Fliter with Single Injection Circuit， 了两种有源滤波器的优点，又互相弥补了各自的缺点，使得 APFSIC)，实现两者优势互补而又弥补各自缺点，并建立相 单独注入式混合有源滤波器兼具较大容量的无功补偿能力 应模型，分析该类型下所表现出来的控制特性和输出频率特 和较小的逆变器容量。由于串联谐振LC网络谐振于基波 性还不多见。 频率，其基波阻抗近似为0，相当于基波电流的短路通道，所 该文分析了单独注人式混合有源滤波器结构及原理，建 以流过注入支路的基波电流大部分流人该网络，很少的基波 立了APFSIC系统的控制模型方程，并详细分析了基于负载 电流流人耦合变压器和逆变器。单独注人式混合有源滤波 谐波电流来控制逆变器输出电压的控制策略下，负载谐波电 器由无源部分补偿无功功率，有源部分和无源部分共同抑制 流的波动、电源谐波电压的波动、电网阻抗的波动、电网频率 谐波。 的波动对滤波系统控制性能的影响及其输出频率特性，所得 根据单独注入式混合有源滤波器的滤波原理，注入支路 结论可为单独注入型混合有源滤波器在复杂工况下获得理 的主要作用是给谐波提供一条低阻抗的通道，阻隔电网电压 想滤波效果提供理论指导，确保滤波装置理想安全高效。