有源电力滤波器主电路研究
来源： 作者： 发布时间：2015-02-25 09:02:28 浏览量：
图1 电压型APF
图2 电流型APF
2.1 新型电流型APF
在许多文献中，对电压型的有源滤波器讨论较多，主要原因是珠海电感厂电压型有源滤波器用电容储存能量，其效率高于电感储存能量。此外，电压型变流器的交流增益较高。但是，电流型有源滤波器也有模压电感器许多优于电压型有源滤波器的特点[1],[2]：
1)电流型有源滤波器直接控制电流，而电压型有源滤波器通过控制电压间接控制电流，对于并联型有源滤波器场合，电流型有源滤波器有更好的电流控制能力；
2)电流型有源滤波器中，采用L－C滤波器，这种结构能在传输带宽与抑制高次谐波之间做出较好的折中，在同样的开关频率和输出相同的谐波能量时，电流型有源滤波器滤除开关谐波的效率高于电压型有源滤波器；
3)电流型有源滤波器保护更容易，工作稳定性更高。
载波相移SPWM技术[3]的本质是自然采样SPWM技术和多重化技术的有机组合，该技术可以在较低的器件开关频率下取得与较高开关频率等效的结果。不但使SPWM技术应用于特大功率场合成为可能，而且在提高装置容量的同时，有效地减小了输出谐波，提高了整个装置的信号传输带宽。这就解决了大功率装置与器件开关频率较低的矛盾，可使GTO等特大功率器件组成的变流器用于APF装置。我们提出了一种实用于APF的基于载波相移SPWM技术的电流型变流器。与SPWM技术相比，采用这项技术来消除相同的谐波所需的开关频率更低。
基于载波相移SPWM技术的电流型APF系统如图3所示。图中有N个电流型变流器单元。在此，电流型变流器单元指一般三相六开关电流型变流器。开关由可关断器件（如IGBT）和二极管串联构成如图3(b)所示。N个电流型变流器单元在交流侧并联组成电流型组合变流器，L、C构成二阶低通滤波器滤除开关频率谐波，图3(b)中电阻R为电感及线路中寄生电阻，然后直接并入电网。直流侧采用各个变流器单元相互独立的结构，以便实现均流反馈。由于CPS－SPWM组合变流器输入与输出之间具有良好的线性传输关系[4]，所以可以方便地引入一些优秀的控制方法。
(a) 单模块
(b) 多模块
图3 基于载波相移SPWM技术的电流型APF
图4 并联型APF
2.2 APF基本拓扑结构
根据APF与电力系统的连接方式可将其分为并联型、串联型及串－并联混合型。图4所示为并联型APF，由于与系统并联，可等效为一个受控电流源。并联型APF可产生与负载谐波或无功电流大小相等、相位相反的补偿电流，从而将电源侧电流补偿为正弦波。并联型APF主要用于感性电流源型负载的谐波补偿，目前技术上已相当成熟，投入运行的APF多为此方案。图5为串联型APF，通过变压器串联在电源与负载间，可等效为一受控电压源，主要用于消除带电容的二极管整流电路等电压型谐波源负载对系工字电感器统的影响，以及系统侧电压谐波与电压波动对敏感负载的影响。串联型APF中流过的是正常负载电流，损耗较大，而且投切、故障后退出及各种保护也较复杂。图6所示为串－并联型APF，其兼有串、并联型APF的功能，可解决配电系统发生的绝大多数电能质一体成型电感量问题，具有较高性价比。
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