新型有源电力滤波器补偿特性研究.pdf

第27卷第1期 电力自动化设备 V01．27No．1 2007年1月 PowerAutomation 囝 Electric Equipment Jan．2007 新型有源电力滤波器补偿特性研究 吴 非1，解 大1，张延迟2 (1．上海交通大学电气工程系，上海200030； 2．上海电机学院电气工程系，上海200240) P0wer 摘要：有源电力滤波器APF(ActiveFilter)是解决电网谐波问题的有效手段，其补偿性能取 决于谐波电流检测方法和电流控制方法。介绍了一种基于功率平衡原理的新型APF．分析了低速 的周期离散技术的电压环和高速的电流环控制策略．得到了具有2个反馈环的系统数学模型。研 究了电流检测部分的比例、积分环节对补偿特性的影响，比例系数增大可提高APF的补偿特性， 而积分系数过大可能导致系统振荡．动态模拟实验验证了理论分析的结论。 关键词：有源电力滤波器：数学模型：谐波；补偿特性 中图分类号：TN713+．8 文献标识码：A P0wer 有源电力滤波器APF(ActiveFilter)的补含无功电流和谐波电流而不包含基波有功电流。根 偿性能决定于其谐波及无功电流检测方法以及补偿 据以上分析．通过控制使逆变器直流侧电容电压 电流控制方法[1-堙]。本文针对一种新型APF，介绍了u。维持稳定，则APF发出的补偿电流i。不包含基 其基本结构．着重分析了无功和谐波电流检测环节 波有功含量。利用电容电压的变化增量和检测到的 的工作原理。利用分析得出的控制系统数学模型， 电网电压即可得到系统基波有功电流．从而得到需 深入研究电流检测环节中比例、积分环节对系统补 要补偿的谐波电流和无功电流．进而通过控制逆变 偿特性的影响。最后．通过实验验证了理论分析。 器的输出补偿了电网中的无功和谐波电流。 1．2控制系统工作原理 1拓扑结构及工作原理 APF系统控制结构如图2所示．分为电流控制内 1．1 拓扑结构 环和电压控制外环，采用采样控制。图中，n。、M“i。、 i。与前一节的描述相同，n。为电容电压参考值，其大 APF电路结构如图1所示。 小根据电容C的电压初始设定值确定。“。与“。经 过比较后输入采样环节．采样频率为50Hz。电压环 为低速环，采用周期离散控制，以维持直流侧电容电 压稳定为目标．同时根据检测到的电容电压的变化 增量得到电网基波有功电流iP。i。可以被认为是逆 变器输出补偿电流如的反馈。电流环为高速环，采 用平均电流补偿控制策略．能够快速地跟踪参考电 流指令信号。同时产生补偿电流i。，使电网电流波形 趋于标准正弦波。 图1APF的电路结构 MaincircuitofAPF Fig．