不平衡三相电压下之非线性负载的谐波电流与虚功率补偿.PDF

不平衡三相電壓下之非線性負載的諧波電流與虛功率補償 郭鴻熹 電機工程系 摘要 傳統上用來消除非線性負載所引起之諧波電流 為於非線性負載側並聯一被動式濾波器，但因被動式 本文旨在研製三相主動式濾波器於電源電壓不 濾波器具有體積龐大、易產生並聯共振、只能濾除固 平衡時，其由非線性負載所引起之諧波電流及虛功率 定階數之諧波電流及電源端功率因數無法達到單位 的補償特性。該濾波器主要並聯於非線性負載側，以 功因等缺失；且對不平衡電源電壓所產生之諧波電流 產生與負載之瞬時諧波功率與虛功率大小相同但相 無法提供瞬時之補償。而主動式濾波器因具備了體積 位相反之功率，達到諧波電流抑制及電源側功率因數 小、被動元件之設計較不需完整之分析及可同時補償 改善之目的。文中之主動式濾波器的補償電流命令值 電力系統之諧波電流與虛功率且可避免與系統發生 可由負載端之諧波功率與瞬時虛功率計算出 。 共振的特性，故以主動式濾波器來濾除在電源電壓不 本文以個人電腦為控制核心，針對整體系統之控 平衡環境下由非線性負載所產生之諧波電流及同時 制架構，完成 2.5kVA容量之三相主動式濾波器的實 對系統之虛功率進行補償，以減少電力諧波污染及提 作。由實測之結果可知， 本系統於電源電壓不平衡時 高電源端之功率因數已為未來重要之研究課題。 對非線性負載具有良好之補償特性，系統具備了低電 源電流諧波及電源輸入側接近單位功因與直流鏈電 系統描述 壓脈動小之特點。 本文以個人電腦為系統控制核心，系統之硬體架 關鍵詞： 主動式濾波器、不平衡電壓、諧波電流、 構方塊圖如圖 1所示。圖中昇壓電感 L2 具有濾除主 功率因數 動式濾波器之線電流諧波的功能，而直流側之電容 C則作為穩壓及濾波之裝置。另交流 －直流轉換器 緣由與目的 2 則由六個 IGBT 功率電晶體開關元件所組成，其IGBT 目前電力系統大量使用非線性負載，例如 二極體 之控制方式為使用正弦波寬調變法 (sinusoidal ／閘流體整流器、交流／直流電動機驅動器、交流／ pulse-width-modulation method, SPWM) ，即由交流 － 直流電源供應器、照明器具、電弧爐(arc-furnace)及 直流轉換器之輸入電壓命令值 * 、