电气工程实践工作汇报

1、工作汇报 工程 实践 1 2 3 4 仿真 仿真结果分析 器件选型 散热 5 5 电气原理图 2021-7-122/24 1 1仿真 仿真电路：基于 谐波检测方法的有源滤波器设计qp ii 仿真模型的搭建： APF主电路 谐波电流检测电路 补偿电路 2021-7-123/24 2021-7-12 仿真参数 仿真参数： 三相电网电压频率为50 Hz，线电压有效值设为220 V； 仿真总时间：t=0.12s； 整流电路触发导通角:T=/6； 负载：Rd1= Rd2=8.5，Ld1=10mH，Ld2=90mH； 比例积分参数：K=0.8，I=1； 电容电感参数： ，C=2000F； 三角载波频率：2

2、0kHz。 mHLabc1 4/24 2021-7-12 仿真模型 5/24 2021-7-12 主电路 6/24 2021-7-12 谐波电流检测电路 7/24 2021-7-12 补偿电路 8/24 2 2仿真结果分析 在0.06 s时刻，负载突变为Rd=8.5，Ld=10 mH。负载电流波形如图1所示，此 时的电压畸变率THD=30.8%，已经严重畸变。图2的电流频谱为该负载电流波形进 行傅里叶分析后得到的，由该图可以看出负载电流含有大量谐波成份，尤其是5、 7、11、13等高次谐波，且其幅值分别为7.85A、3.147A、2.954A、1.857A。 图1 负载电流波形图2 负载电流频

3、谱 2021-7-129/24 2 2仿真结果分析 ip-iq检测方法得到的指令电流和实际补偿电流分别如图3和图4所示。从图6-3、 图6-4分别中可以看出，在0.06秒突加负载后，ip-iq方法的检测达到稳定延时间为 0.01s，可以看出其动态响应速度比较快。对比图3图4可以看出，电流跟踪控制采用三 角载波比较方式，实际补偿电流实时精确地跟踪指令电流。 图3 指令电流波形图4 实际补偿电流 2021-7-1210/24 2 2仿真结果分析 由图5可以看出，直流侧电压控制使直流侧电压很快达到并维持在给定值左右。即使发生波动， 直流侧电压也能很快达到新的稳定值。在0.006s时达到给定值，电路运

4、行稳定后，直流侧电压可以 稳在800V。由其稳定后的波形放大可以得到，Udc(max)=800.557、Udc(min)=799.21，可计算直 流则电压的纹波为， 。在0.06s时，电压给点值发生波动到700V时，直流则电压 很快能达到给定值，由其稳定后的波形放大可以得到，Udc(max)=700.541、Udc(min)=698.39，可 计算直流则电压的纹波为， 图5 直流侧电压波形 %168. 0 800 21.799557.800 2021-7-1211/24 %015. 0 2700 39.698541.700 2 2仿真结果分析 图6是不加负载突变时补偿后电源电流波形，由图6可以

5、看出此时电网电流波形正弦度得到了较 大改善，电流的正弦度明显提高，电流谐波总畸变率THD已经降到3.66%,达到国标谐波畸变率不超 过5%的要求。 图7 为补偿后的电网电流频谱，与补偿前相比谐波含量明显减少，高次谐波基本上已完全被滤 除，只含有少量的5次和7次谐波，此时的5、7次谐波幅值分别下降到了2.25A，2.31A。由图可以 看出，经过补偿后的电网电流基本上只含有基波电流，其他谐波量很少，说明所设计APF能够有效 抑制电网谐波。 图6 不加负载突变时补偿后电网侧电流波形 图7 不加负载突变时补偿后电源电流频谱 2021-7-1212/24 2 2仿真结果分析 由图8可以直观看出，补偿后的

6、电网侧电压、电流同相位，说明此时不含无功分量，该系统可 以同时滤除谐波和补偿无功。 图8 补偿后电源电压、电流波形 2021-7-1213/24 IGBT选1200v，45A 英飞凌IHW20N120R3 器件选型3 2021-7-1214/24 器件选型3 驱动芯片选用IED020I12-B2 驱动板选用EVAL-IED020I12-B2 2021-7-1215/24 器件选型3 电感取值，在滞环比较方式下，最大开关频率f=20kHz，补偿电流最大不超过 APF最大电流的=0.9倍。5次谐波电流最大，且为负序，则最小补偿电流变化率 hIh.max 为23562，Us=220。代入以下电感计算

7、公式： 得：0.87mH L 4.8mH，L取1mH 电容取值，应考虑最极端的情况。由于是阻感性负载，APF输出的最低次谐 波为5次，且为负序。直流电压波动率定义为不超过0.4%，直流侧电压800V。 Imax为APF输出最大电流幅值。代入以下电容计算公式： 得：C 1865F，C取2000F 2021-7-1216/24 器件选型3 电容选用日立电容HCG FA 1000F 400V 2021-7-1217/24 器件选型3 电抗器选用上海银利公司 YL.GDF 20/1 即：20A 1mH 器件价格清单 2021-7-1218/24 4 4散热 本设计选用的单项串联电抗器和电解电容温度上限

8、分别为110和105， 根据已有的经验，在常温下工作，采用自然空气冷却即可实现散热要求。 1.1.电抗器和电容的散热电抗器和电容的散热 2.IGBT2.IGBT散热散热 IGBT的散热需要使用电子散热器以及强制空气冷却。 IGBT损耗发热功率PIGBT=Pcond(导通损耗)+Psw(开关损耗) 由于APF采用的是三相PWM逆变电路，则有专门的一套计算损耗的公式： 电路参数：Udc=800V，Uout=220V，Iapf=15A，f=20kHz，cos=0.96 （阻感负载，R=17，L=100mH） 2021-7-1219/24 2021-7-12 4散热 得出：Pcond = 17.8w，Psw = 11.7w。则单个IGBT损耗功率P = PIGBT/6 = 4.92w 器件参数：通态压降Vce0=1.7V，通态电阻rce=74m，Eoff=1.3mJ 20/24 散热4 底板温度(散热器)Ts = 85