有源电力滤波器两种电流检测方式研究.pdf

第３３卷 第２期 电工 电能新 技 术 Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．２ ２０１４年２月 Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｆｅｂ． ２０１４ 有源电力滤波器两种电流检测方式研究 李晶晶，赵争鸣，葛俊杰 （清华大学电机系，电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室，北京 １０００８４） 摘要：按照电流检测方式划分，有源电力滤波器可以分为网侧电流检测和负载侧电流检测两种方 式。 本文旨在从补偿效果以及系统稳定性两个方面对这两种电流检测方式进行比较。 理论分析表 明：在理想状况下，两种电流检测方式互为等效。 但当考虑到电流传感器的非理想特性、检测误差 和控制误差等因素时，网侧电流检测方式相较于负载侧电流检测方式补偿精度高，但是属于直接控 制的网侧电流检测方式对负载扰动敏感，存在系统稳定性问题。 仿真和实验结果证明上述结论的 正确性。 关键词：有源电力滤波器； 网侧电流检测； 负载侧电流检测； 系统稳定性 中图分类号：ＴＭ４６　 　 　 　 　 文献标识码：Ａ　 　 　 文章编号：１００３⁃３０７６（２０１４）０２⁃００５２⁃０５ 检测方式进行建模发现：在理想情况下，负载电流检 １　 引言 测方式和网侧电流检测方式实为等效，即两者之间 随着电网电能质量要求日益提高，有源电力滤 可以进行转换并且具有相同的滤波特性。 考虑非理 波器（ＡＰＦ）作为一种有效的滤除电网谐波、提高电 想因素的存在，网侧电流检测方式将具有一定优势。 ［１］ 能质量的装置得到了广泛关注 。 有源电力滤波 但网侧电流检测方式存在系统稳定性问题。 器首先对检测信号进行处理以得到补偿电流指令， ２　 理想情况下两种检测方式等效分析 继而通过控制开关管动作，产生需要补偿的电流与 电网中的谐波电流进行抵消，以改善公网电能质量。 负载侧电流检测方式ＡＰＦ等效结构如图 １所 按照检测来源划分，有源电力滤波器分为网侧电流 示。 其中ｕ 为电网电压；ｕ 为ＡＰＦ 中逆变器模块 ｓ ｉｎｖ 检测方式以及负载侧电流检测方式。 由于负载电流 产生的交流电压；ｉ ，ｉ ，ｉ 分别为电网电流，负载电 ｓ Ｌ ａｐｆ 可以视为恒定，不随ＡＰＦ 的接入而改变，则有源滤 流和ＡＰＦ输出电流；Ｚ ，Ｚ 分别为电网等效阻抗与ｓ ｌ 波器电流输出对负载电流以及补偿电流指令无影 ＡＰＦ与电网之间的连接阻抗。 响，故采用负载侧电流检测方式属于间接补偿，具有 实现简单、系统稳定性强的特点，得到广泛应用。 相 反对于网侧电流检测方式，由于有源电力滤波器直 接检测网侧电流，其电流输出会对补偿电流指令产 生反馈作用，故采用网侧电流检测方式的有源滤波 ［２，３］ 器控制属于直接补偿 。 其相较负载电流检测方 式而言，补偿精度更高，但系统稳定性易受到干扰， 并未得到广泛应用。 以往文献缺乏对这两种电流检 图１　 负载侧电流检测方式ＡＰＦ等效结构 测方式背后机理的深入分析。 Ｆｉｇ．１　 Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｌｏａｄ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｔｙｐｅ ＡＰＦ 本文通过将电流控制环节纳入分析，并对两种 收稿日期：２０１３⁃０４⁃０９ 基金项目： 国家高技术研究发展计