（电力电子与电力传动专业论文）有源电力滤波器的谐波检测及控制方法的研究.pdf

江苏大学硕士学位论文 a b s t r a c t a l o n g 、i t h t h ed e v e l o p m e n to fp o w e re l e c t r o n i c st e c h n o l o g y , a sw e l la s i m p r o v e dr e q u i r e m e n to fp o w e rq u a l i t y , h a r m o n i cs u p p r e s s i o na n dr e a c t i v ep o w e r c o m p e n s a t i o nh a sg o tm o r ea t t e n t i o n a sad y n a m i cc o m p e n s a t i o ne q u i p m e n t ，a c t i v e p o w e rf i l t e rh a sm u c hl a r g e ra d v a n t a g e st h a no t h e rc o m p e n s a t i o nm e t h o d s ，s u c ha s r a p i d r e f l e c t 、b e t t e rc o m p e n s a t i o na n dt h ea b i l i t yi nd y n a m i cc o m p e n s a t i o n t h eb a c k g r o u n d ，d e v e l o p m e n ta n df u t u r ep r o s p e c to fa p f t h ec l a s s i f i c a t i o n sa n d t o p o l o g ys t r u c t u r eo fa p f a r ed e s c r i b e di nd e t a i la n dt h i sp a p e rm a i n l yd e a l sw i t ht h e h a r m o n i cw a v ed e t e c t i o na n dt h ec o n t r o ls t r a t e g yo ft h ei n v e r t e ri na p ea ni n t e l l i g e n t h a r m o n i cw a v ed e t e c t i o na r i t h m e t i ci sa d o p t e d t h e s es t r a t e g i e sa r ep r o v e nt ob e e f f e c t i v ea n db e n e f i c i a l f i r s to fa l l ，l m sa n dl m fa l g o r i t h ma r ed i s c u s s e d b a s e do nt h ea n a l y s i so f u n i v e r s a le x p r e s s i o ng i v e nf o rt h ea v a i l a b l eh a r m o n i cc u r r e n td e t e c t i n gm e t h o d s ，a n i m p r o v e dh a r m o n i c c u r r e n t d e t e c t i n gm e t h o du s i n gl m s l m fa l g o r i t h mw a s p r o p o s e d t h ep a r a m e t e r so fi t e r a t i o ns t e pw e r ed e t e r m i n e dt o e n s u r et h a tt h e s e l e c t i o no fp a r a m e t e r sh a dn oa d v e r s ee f f e c to nt h ea l g o r i t h mc o n v e r g e n c e a v a r i a b l es t e ps i z el m s l m fa l g o r i t h mw a sa p p l i e dt ou p d a t ew e i g h t s ，a n dt h es t e p s i z ew a sa d j u s t e db ym e a n so ft h en o r m a l i z e da u t o c o r r e l a t i o ne s t i m a t i o no ft w oe r r o r s i g n a l a l s ot h es i m u l a t i o nr e s u l t sh a v ev e r i f i e dt h ee f f e c t i v e n e s sa n dp r a c t i c a b i l i t yo f t h en e w a l g o r i t h mi nt h es i t u a t i o n so f t h e3 - p h a s es y m m e t r i c a lc u r r e n ta n dt h e3 - p h a s e d i s s y m m e t r i c a lc u r r e n ts y s t e m s e c o n d l y , t h es h u n tv o l t a g ea p fs y s t e mi ss i m u l a t e d t w om e t h o d so ft r a c k i n g c o m m a n dh a r m o n i cc u r r e n ta r ei n t r o d u c e d - - h y s t e r e s i sc u r r e n tc o n t r o lm e t h o da n da l i n e a rf e e d b a c ka p p r o a c hb a s e do ni n v e r s es y s t e mm e t h o d a i m i n ga tt h en o n l i n e a r i d e n t i t yo ft h em a t h e m a t i cm o d e lo ft h ea c t i v ep o w e rf i l t e ri nd - qs y n c h r o n o u s r e f e r e n c ef r a m e ，ap s e u d o - l i n e a rm o d e li sg i v e nb a s e do nt h ei n v e r s es y s t e mm e t h o d al i n e a rq u a d r a t i cc o n t r o l l e ri sd e s i g n e dt om e e ts o m ep e r f o r m a n c ei n d e xi nt e r m so f t h ep s e u d o l i n e a rs y s t e m t h ew h o l es i m u l a t i n gs y s t e mi sr e a l i z e db ym e a n so f i i 江苏大学硕士学位论文 d e t e c t i n gt h e c u r r e n to ft h e l o a d ，t h es i m u l a t i o n r e s u l t ss h o wt h a t d y n a m i c c o m p e n s a t i o nc a i lb ea c h i e v e du s i n gt h et w om e t h o d si nt h es i t u a t i o no f3 - p h a s e s y m m e t r i c a lc i r c u i t f i n a l l y , o nt h eb a s i so ft h e o r e t i c a la n a l y s i sa n ds i m u l a t e dr e s e a r c h ，t h es h u n ta c t i v e p o w e r f i l t e rb a s e do nt m s 3 2 0 f 2 812h a sb e e nd e s i g n e d ，m e a n w h i l et h es o f t w a r ea n d h a r d w a r eh a v eb e e ni n t r o d u c e di nd e t a i l i n i t i a ll a br e s e a r c ho nt h es h u n ta c t i v ep o w e r f i l t e rh a sb e e nd o n e ，t h er e s u l t ss h o wt h a tt h ec u r r e n td e t e c t i o nm e t h o da n dt h ec o n t r o l s t r a t e g yc a nc o m p e n s a t eh a r m o n i cc u r r e n tw e l l k e y w o r d s ：a c t i v ep o w e rf i l t e r , l m sa l g o r i t h m ，l m fa l g o r i t h m ，h y s t e r e s i s c o n t r o l ，i n v e r s es y s t e mm e t h o d ，d i g i t a ls i g n a lp r o c e s s o r ( d s p ) i i i 江苏大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部 内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存s u r e 编本学位论文。 本学位论文属于 保密口，在 年解密后适用本授权书。 不保密h a 学位论文作者签名：面】象灸 2 0 10 年6 月i 乡日 指导教师签名：7 - it 习夕铲 2 0 10 年6 月d 日 独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容以外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本 文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：荔j 军灸 日期：2 0 10 年6 月f ；日 江苏大学硕士学位论文 第一章绪论 随着各种非线性和时变性电子装置如逆变器、整流器及各种开关电源等的大 规模应用，其负面效应也日益明显。电力电子装置的开关动作向电网中注入了大 量的谐波和次谐波分量，导致了交流电网中电压和电流波形的严重失真，成为最 主要的谐波源。有源电力滤波器( a c t i v ep o w e rf i l t e r ，a p f ) 作为一种能动态抑 制谐波的电力电子装置而受到广泛关注，它能对频率和幅值均变化的谐波进行跟 踪补偿，并且补偿特性不受电网阻抗的影响。利用有源电力滤波器进行谐波抑制 和无功补偿是今后研究电能质量问题的一个重要趋势l l 】。 1 1 谐波问题的背景 电力系统中，理论上的电流和电压波形是工频下的正弦波，但是，实际的波 形总有不同的非正弦畸变。谐波的概念实际来源于研究正弦波畸变的数学方法， 谐波问题对电力系统安全、稳定、经济运行构成潜在的威胁，给周围电气环境带 来了极大影响。谐波被认为是电网的一大公害，对电力系统谐波问题的研究已成 为电气工程领域一个重要的研究课题。我们将畸变的正弦波分解成一系列的正弦 波，这样就可使研究畸变的波形转变成研究一组正弦波形，使问题简化，从而解 决问题。工频的正弦波为基波，通常比基波幅值小，频率为基波整数倍的正弦波 就称为谐波。 1 1 1 谐波定义 国际上公认的谐波定义2 捌为“谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频 率为基波频率的整数倍 。 次谐波：与基波次数之比小于l 的分量。 间谐波：与基波次数之比大于1 但不为整数的分量。 次谐波和间谐波与谐波有共性，可统称为广义谐波【4 1 。 1 1 2 谐波的产生 系统中产生谐波的设备即谐波源，是具有非线性特征的用电设备。当前，电 江苏大学硕士学位论文 力系统的谐波源就其非线性特质而言主要有两大类： 1 ) 、传统非线性设备，包括变压器、旋转电机及电弧炉等。 2 ) 、现代电力电子非线性设备，包括荧光灯、在工业界和现代办公设备中广 泛使用的电子控制装置和开关、电源、晶闸管控制设备等，其中晶闸管控制设备 包括整流器、逆变器、静止无功补偿装置、变频器、高压直流输电设备等。有关 谐波源的调查报告显示，电力电子装置已经成为电力系统最主要的谐波源。 1 1 3 谐波的危害 近三四十年来，各种电力电子装置的迅速普及使得公用电网的谐波污染日益 严重，谐波引起的各种故障和事故不断发生，谐波的危害逐渐引起人们的高度关 注，谐波对公用电网和其他系统的危害大致可以分为以下几个方面1 5 ，6 j ： 1 ) 、谐波使公用电网中的元件产生附加的谐波损耗，降低了发电、输电和用 电设备的效率，大量的3 次谐波流过中性线时，会使线路过热甚至发生火灾。 2 ) 、谐波影响各种电气设备的正常工作。谐波会使电机产生机械振动、噪声 和过电压，使变压器局部严重受热，还会使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、 寿命缩短、以致损坏。 3 ) 谐波会造成公用电网的局部并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，大 大增加上述的危害，并可能引起严重事故。 4 ) 谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，甚至引起严重事故。 5 ) 谐波会对通信系统和电子设备产生严重的干扰，轻者产生噪声，降低通 信质量；重者导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。 6 ) 谐波会降低供电系统的功率因数。 1 1 4 谐波治理的意义 谐波研究的意义，首先是因为谐波的危害十分严重。 谐波研究的意义，还在于其对电力电子技术自身发展的影响。电力电子技术 是未来科学技术发展的重要支柱。有人曾预言，电力电子连同运动控制和计算机 技术一起成为2 l 世纪最重要的两大技术。然而，电力电子装置所产生的谐波污 染已成为阻碍电子技术发展的重大障碍，它迫使电力电子领域的人员必须对谐波 问题进行更有效的研究。有效地抑制谐波，可以推动电力电子技术的发展，同时， 2 江苏大学硕士学位论文 电力电子技术的进步，也会促进谐波抑制技术的提高。 谐波研究更可以上升到从治理环境污染、维护“绿色电网”的角度来认识。 对电力系统这个环境来说，无谐波就是“绿色”的主要标志之一l | 7 引。在电力电 子技术领域，要求实施“绿色电力电子”的呼声日益高涨。 我国谐波治理的水平还比较低，对电力科技工作者来说，谐波治理问题的研 究具有十分重大的理论和现实意义。 1 2 谐波抑制措施 鉴于谐波对电网和用电设备造成的诸多危害，许多国家制订了针对电力系统 谐波和用电设备谐波的国家标准或电力部门规定。国际电工委员会制定了 i e c 6 0 5 5 5 2 、i e c 6 1 0 0 0 3 2 标准，对负载产生的谐波进行限制，使负载注入电网 的谐波在规定的范围内，具体技术指标如下： 1 ) 电压总谐波畸变率 各级电网的电压总谐波畸变率限制值，是限制电力系统谐波，保证电能质量 的重要技术指标，所以许多国家的标准都对此作了规定。其大体如下： 低压电网( l k v ) 4 5 ； 中压电网( 2 4 - 7 2 k v ) 2 4 ； 高压电网( 8 4 k v 及以上) l 1 5 。 2 ) 各次谐波电压含有率 英国、美国等国家的标准除规定了电压总谐波畸变率的限制值外，还对各次 谐波电压含有率( 分奇次和偶次) 作了规定。 3 ) 谐波电流的限制值 谐波电压是谐波电流在电网阻抗上产生的，因此要控制谐波电压，即必须限 制谐波源注入电网的谐波电流。 而国内颁布的电能质量、谐波方面的国家标准g b l 2 3 2 5 9 0 ( 电能质量供电 电压允许偏差) 、g b l 2 3 2 6 ( 电能质量电压允许波动和闪变) 和g b t 1 4 5 4 9 9 3 ( 电 能质量公用电网谐波) 9 1 ，已在国内全面实施。 为解决电力电子装置和其他谐波源的谐波污染问题，基本思路有两条：一条 是装设谐波补偿装置来补偿谐波，这对各种谐波源都是适应的；另一条是对电力 电子装置本身进行改造，使其不产生谐波，且功率因数可控制为1 ，这当然只适 用于作为主要谐波源的电力电子装置。目前消除谐波主要有主动型和被动型两种 3 江苏大学硕士学位论文 途径。主动型指从装置本身出发，设计不产生谐波的设备；被动型则指外加谐波 补偿装置电力滤波器，比如在电力系统中加上l c 滤波器，或在装置的电源 侧加装有源滤波装置等。被动型谐波抑制中安装的电力滤波器又分为无源电力滤 波器和有源电力滤波器。 1 2 1 无源电力滤波器 无源电力滤波器( p a s s i v ep o w e rf i l t e r ，简称p p f ) 由一组针对特定频率的 l c 单调谐滤波器组成，既可以补偿谐波，又可以补偿无功功率。它具有成本低、 结构简单、技术成熟等优点。但存在以下难以克服的缺陷【1 0 l ： 1 ) 滤波器的设计大多针对特定频率的谐波，只能滤除特定次谐波，谐振频 率依赖于元件参数，l 参数的漂移将导致滤波特性改变，使滤波性能不稳定； 2 ) 滤波特性依赖于电网参数，而电网的阻抗和谐波频率随着电力系统的运 行工况的改变而改变，因而l c 参数的设计较困难； 3 ) 电网阻抗与l c 可能产生并联谐振使该次谐波分量放大，使电网供电质 量下降； 4 ) 电网阻抗与l c 可能产生串联谐振，电网中的某次谐波电压可能在l c 网 络中产生很大的谐波电流； 5 ) 体积大、损耗大。 1 2 2 有源电力滤波器 目前，采用有源电力滤波器( a c t i v ep o w e rf i l t e r - a p f ) 技术抑制谐波是一 个重要趋势。其基本原理是：从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一 个与该谐波电流大小相等、极性相反的补偿电流，使电网电流中仅含基波分量。 与传统的无源滤波器相比，有源电力滤波器主要有以下突出优剧l 】： 1 ) 可对频率和大小都变化的谐波及变化的无功功率进行补偿，且对补偿 对象的变化有极快的响应。 2 ) 同时补偿谐波和无功功率且可连续补偿无功功率。 3 ) 受电网阻抗的影响不大，不容易和电网发生谐振。 4 ) 由于能跟踪电网频率的变化，故补偿特性不受电网频率变化的影响。 5 ) 既可对一个谐波和无功源单独补偿，也可对多个谐波和无功源集中补偿。 4 江苏大学硕士学位论文 1 3 有源电力滤波器的发展历史、研究现状和趋势 1 3 1 有源电力滤波器的发展历史 有源电力滤波器( a p f ) 的发展最早可以追溯到2 0 世纪6 0 年代末。1 9 6 9 年b m b i r d 和j f m a r s h 发表的论文中，描述了通过向交流电网注入三次谐波电 流来减少电源电流中的谐波成分，从而改善电源电流波形的新方法【l ，该方法可 以看作是有源电力滤波器的萌芽。 1 9 7 1 年，h s a s a k i 和t m a c h i d a 发表的论文中，首次完整描述了有源电力滤 波器的基本原理【i2 1 ，但由于种种原因，仅在实验室中研究。 1 9 7 6 年，l g y u g y i 等人提出了用大功率晶体管p w m 变换器构成有源电力 滤波器，并正式确立了有源电力滤波器( a p f ) 的概念，确立有源电力滤波器主 电路的基本拓扑结构和控制方法【l3 1 。但是由于当时电力电子技术的发展水平还 不高，全控型器件功率小、频率低，有源电力滤波器仍然局限于实验研究。 8 0 年代后，随着电力电子技术和p w m 控制技术的发展，对有源电力滤波 器的研究逐渐活跃起来，成为电力电子技术领域的研究热点之一。这一时期的一 个重大突破是1 9 8 3 年日本学者赤木泰文等人提出的“三相电路瞬时无功功率理 论”| i 4 l ，以该理论为基础的谐波和无功电流检测方法在有源电力滤波器中得到 了成功的应用，目前该理论是有源电力滤波器的主要理论之一。 1 9 9 8 年国外学者又提出一种新型有源电力滤波器，其名称尚未统一，有的 文献称之为统一电能质量调节器( u p q c ) 【1 5 1 ，目前还处于试验阶段，这种a p f 兼有串、并联a p f 的功能，具有较高的性价比，是今后值得推广的一种装置。 1 3 2 有源电力滤波器国内外研究现状 日本及欧美国家对有源电力滤波器的研究较为成熟，以日本为代表，日本学 者对于滤波器拓扑结构进行了深入研究。 1 9 8 7 年，m t a k e d a 等人提出了用并联有源电力滤波器和并联无源滤波器相 结合的混合型有源电力滤波器方案【1 6 1 。在这种电路中，无源滤波器分担大部分 谐波，因此有源电力滤波器容量很小，但电网与有源电力滤波器及无源滤波器之 间存在谐波通道。 1 9 9 0 年，h f u j i t 等人提出将有源电力滤波器与无源滤波器相串联的综合有 江苏大学硕士学位论文 源滤波方案【1 7 】，其中有源电力滤波器为电流控制电压源，产生与电源电流中谐 波分量成比例的电压，由于注入变压器联结在y 型联接的无源滤波器中性点上， 保护和隔离方便，因此更适合于高压系统应用。 1 9 9 4 年，h a k a g i 等人提出一种综合串联有源电力滤波器和并联有源电力滤 波器的综合有源滤波系统，该方案从拓扑上实现了两个方法的结合 1 8 , 1 9 】。 近几年来，在日本，换流装置在2 0 0 0 年的普及率和增长率为1 9 8 7 年的2 5 倍，谐波电流和电力系统容量的比例上升到1 9 9 0 年的2 倍左右；在美国，电力 谐波上升到1 9 9 2 年的2 5 倍左右，国外学者已经将有源电力滤波器实际应用于 从系统端与用户端同时抑制和消除供电系统的谐波，从整体上改善电力系统的供 电质量，并针对不同的谐波源，研究最优配置有源电力滤波器和无源滤波器的结 合方式以及有源电力滤波器的各种拓扑结构【2 毗2 1 ，并且谐波补偿的次数逐步提 高，有的可以高达2 5 次谐波，单机装置的容量也在逐步提高。 目前，世界上有源电力滤波器的主要生产厂商有日本三菱电机公司、美国西 屋电气公司、德国西门子公司、瑞士a b b 公司、法国的梅兰同兰公司等。一些 装置已经相当成熟，其产品进入大量实用化生产阶段，如同本5 0 0 多台并联型有 源电力滤波器成功运行在多个谐波负载地区，容量达到5 0 k v a 6 0 m v a 2 3 1 。据日 本电气学会对a p f 在日本应用情况的调查，在工业应用中，a p f 主要用于补偿 谐波，其中只补偿谐波的占7 1 7 。 我国对于谐波问题的研究起步较晚，直到1 9 8 9 年才见到这方面的文章【2 4 】， 1 9 9 3 年才见到试验性的工业应用实验【2 5 1 ，国内的研究基本处在理论及实验室阶 段，近几年进行这方面研究的单位在逐渐增加【2 o 】，研究主要集中在并联型和 混合型上，并联混合型a p f 的研究最成熟。理论上涉及到了功率理论的定义， 各种谐波电流的检测方法、a p f 的稳态和动态特性分析等。实际应用方面，河南 电力局与清华大学联合开发了2 0 0 m v a 静止无功发生器( 包含有源谐波器) ；华 南理工大学研制了混合型有源电力滤波器用于牵引变电站的谐波治理等。 随着我国电能质量治理工作的深入开展和国内对谐波问题重视程度的提高， 利用a p f 进行电能质量治理会有巨大的市场应用潜力，在补偿滤波、无功功率、 中线电流和不平衡电流等方面，有源滤波技术必将得到广泛应用。 1 3 3 有源电力滤波器的发展趋势 有源电力滤波器具有如下发展趋势： 6 江苏大学硕士学位论文 1 ) 通过采用p w m 调制和可提高开关器件等效开关效率的多重化技术1 3 ， 实现对高次谐波的有效补偿，当a p f 的容量小于2 m v a 时，通常采用i g b t 及 p w m 技术进行谐波补偿；当容量大于5 m v a 时，通常采用g t o 及多重化技术 进行谐波补偿。 2 ) 当前大功率滤波装置从经济上考虑，可以采用a p f 与l c 无源滤波器并 联使用的混合型有源滤波系统【3 2 】来减小a p f 的容量，达到降低成本、提高效率 的目的。从长远角度看，混合型有源滤波系统低成本的优势将逐渐消失，而串一 并联a p f 由于功能强大、性价比高，将是一种很有发展前途的有源滤波装置。 目前一个新的应用趋势就是在供电系统的供电侧安装一种称为“统一电能质量调 节器 的有源电力滤波器的新系统结构。 3 ) 通过单节点单装置的装设达到多节点谐波电压综合治理的有源线路调节 器( a c t i v ep o w e rl i n ec o n d i t i o n e r ，a p l c ) 可以适用于高压、大容量谐波系统 的补偿，表明电力系统谐波治理正朝着动态、智能、经济效益好的方向发展。 4 ) 高速数字信号处理器( d s p ) 的出现使a p f 的数字化控制成为一种趋势， 采用数字方法可以实时计算谐波和无功电流，而且在d s p 中还可以实现数字控 制方法【3 3 1 ，通过i o 接口和p w m 接口直接发出开关控制信号，有效地解决了模 拟方法由于元件老化和温漂等因素带来的问题，同时提高了系统的抗干扰能力。 另外，实现不同的控制算法只需更改软件，使得系统简单经济、维护方便。 5 ) 研究先进的谐波检测方法和控制策略3 7 1 。近年来，日本投入运行的 a p f 中控制装置大多基于瞬时空间矢量理论。但由于电力系统及补偿器具有非线 性、多变量等特点，因此研究具有鲁棒性的谐波检测方法和控制策略成为今后有 源滤波器研究的重点之一。 6 ) 提出新的有源滤波器拓扑结构【3 8 】，提高有源滤波系统补偿性能，简化控 制系统结构，降低成本。 1 4 本文内容安排 第一章为绪论。 第二章介绍有源电力滤波器的基本原理、构成、分类，及常见指令电流检测 与电流跟踪控制算法，重点介绍主电路形式，并给出主电路设计中涉及的直流侧 电压、交流侧电感等参数的选取依据。 第三章介绍基于改进l m s l m f 的自适应谐波电流检测方法，对权值向量更 7 江苏大学硕士学位论文 新、步长迭代公式和相关参数进行研究，提出一种新的改进算法，并就该方法对 单相和三相电流进行检测仿真，验证算法的有效性。 第四章介绍并联有源电力滤波器数学模型和补偿电流时域解，并对电压型并 联有源电滤波系统进行仿真。首先采用了传统的滞环控制方法，其次重点介绍了 基于逆系统的并联有源电力滤波器的控制策略，针对a p f 模型的非线性特性， 采用逆系统方法将其解耦成伪线性系统，采用线性二次型最优调节器设计了满足 一定性能指标的控制器。 第五章介绍了基于t m s 3 2 0 f 2 8 1 2 的a p f 的软硬件实现，通过实验结果，进 一步验证检测方法和控制策略的有效性。 第六章总结本文所做的主要工作，并对今后一些需要进一步研究的问题进行 简述和展望。 8 江苏大学硕士学位论文 第二章有源电力滤波器 有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置， 为适应用户对补偿性能的要求以及不断出现的应用场合，其结构形式不断得到改 进。本章介绍有源电力滤波器的基本工作原理及构成，并重点介绍其主电路结构。 2 1有源电力滤波器的主要工作原理 在各种有源电力滤波器中，占主导地位的是并联型有源电力滤波器，其主要 由两大部分组成，即指令电流运算电路和补偿电流发生电路( 由电流跟踪控制电 路、驱动电路和主电路三部分组成) 。其中，指令电流运算电路主要检测出补偿 对象电流中的谐波和无功等电流分量，也被称为谐波和无功电流的检测电路。补 偿电流发生电路的主要作用是根据指令电流运算电路得出的补偿电流的指令信 号，产生实际的补偿电流。图2 1 为并联型有源电力滤波器的系统构成框图。其 中从表示交流电源，负载为非线性的谐波源( 即补偿对象) ，其主电路和补偿对 象并联接入电网，因此称为并联型。 图2 1并联型有源电力滤波器的系统构成框图 该有源电力滤波器的基本工作原理是：检测出负载电流f ，的谐波分量f 将 其反极性后作为补偿电流的指令信号e ，再由补偿电流发生电路产生实时精确跟 踪e 的补偿电流c 。i c 和f ： 大小相等、方向相反，因而两者相互抵消，使电源电 流f 。中只含基波电流分量，这样就达到了抑制电源电流中谐波的目的。上述原理 可用一组公式描述： 9 江苏大学硕士学位论文 is = i l + i c i l2 i l ，+ il i t = 一 i s = i l + i c = i 叮 ( 2 1 ) 式中，f ，为负载电流的基波分量。 若要同时补偿无功功率，只需在补偿电流的指令信号中增加与负载电流的基 波无功分量反极性的成分即可。这样，补偿电流与负载电流中的谐波及无功分量 相抵消，电源电流等于负载电流的基波有功分量。 有源电力滤波器对谐波和无功功