【《有源电力滤波器的原理理论基础综述》2400字】

有源电力滤波器的原理理论基础综述目录TOC\o"1-3"\h\u26656有源电力滤波器的原理理论基础综述 1250781.1有源电力滤波器的原理 1151841.2有源电力滤波器的分类 3164171.1.1按储能元件不同分类 337751.1.2按接入电网方式不同分类 473351.2三相三线制并联型有源电力滤波器的结构 648241.3.1三相三线制并联型有源电力滤波器的拓扑结构 6268681.3.2三相三线制并联型有源电力滤波器的数学模型 7131261.4小结 81.1有源电力滤波器的原理有源电力滤波器可以动态的补偿谐波的装置。系统向非线性负载供电，非线性负载消耗电能并产生谐波，对电网的产生了污染。为解决谐波的影响，在系统中引入有源电力滤波器。有源电力滤波器的作用是产生补偿电流来消除谐波，补偿电流与谐波电流大小相反方向相同。系统谐波源IsIlI系统谐波源IIIAPF图2-1 有源电力滤波器的原理图由图（2-1），假设非线性负载端的电流Il；有源电力滤波器产生的补偿电流Ic；电力系统提供的电流Il=Ic+非线性负载端的电流Il可以分为两部分一部分是基波电流Ilf；一部分是谐波电流IIl=为保证系统的正常运行，系统中的电流应该为正弦电流。即Is=Ilf。结合式（2-1）、（2-2）则有源电力滤波器产生的补偿电流Ic=Ilf=I若有源电力滤波器产生的补偿电流为Ic=此时系统中只有基波有功电流。有源电力滤波器产生一个与谐波相同的电流量，将谐波抵消，使电网中没有谐波。1.2有源电力滤波器的分类图2-2 有源电力滤波器的分类1.1.1按储能元件不同分类按有源电力滤波器的直流侧的不同分为电压型、电流型。电流源型有源电力滤波器是直流侧的电源为电流源的逆变电路。但是理想的直流电流源不存在，一般是在逆变电路串联一个大电感，由于大电感的作用使直流侧的电流基本无脉动，可以把大电感视为一个直流电流源。由于直流侧的电感一直有电流流过，且直流回路呈高阻抗，所以大电感的损耗极大。且电流源型有源电力滤波器不能应用于多电平场合。电压源型有源电力滤波器是有一个大电容充当电压源。当电流型正常工作时，由于大电容的作用使电压基本无脉动。由于这种结构便宜、轻便，还可以扩展为多电平结构，在开关频率较低时有良好的性能。但当同一相的开关器件同时开通时，直流侧的电源会短路。为防止这种情况的发生，应再要导通的器件导通前，使要关断的器件关断，并在两者留一个死区时间。器件的开关速度决定了死区时间的长短。电压源型有源电力滤波器比电流源型有源电力滤波器损耗小效率高。因此大多数有源电力滤波器都采用电压型。图2-3 电压源型有源电力滤波器图与电流源型有源电力滤波器1.1.2按接入电网方式不同分类按接入电网的方式，有源电力滤波器可以分为串联型并联型和串并联型。串联型有源电力滤波器经耦合变压器串联接入电力系统，可以等效为一个受控电压源，可以消除电压型谐波。由于系统的接入侧有耦合变压器，但是电压器在直流系统中存在直流磁饱和，所以串联型有源电力滤波器只应用在交流系统中。串联型有源电力滤波器的各种操作比并联型的复杂。目前单独使用串联型有源电力滤波器的比较少。图2-4 串联型有源电力滤波器的基本拓扑结构与并联型有源电力滤波器的基本拓扑结构并联型有源电力滤波器与系统并联可等效为一个受控电流源，主要适用于电流源型感性负载谐波补偿。并联型有源电力滤波器的技术非常成熟，工业上的有源电力滤波器大多应用并联型。但是当单独使用并联型有源电力滤波器去除谐波时，有源电力滤波器的容量很大。串并联型有源电力滤波器也称统一电能质量调节器，是由串联型和并联型两种结构综合而成。串并联型有源电力滤波器不仅仅具备串联型和并联型的全部补偿作用，而且具有短时间不间断供电等功能，是最理想功能最强大的有源电力滤波器的结构。但是成本极高（需要的开关器件较多）且控制复杂。图2-5 串并联型有源电力滤波器的基本拓扑结构单相结构的有源电力滤波器多用于小功率场合。对于三相系统，滤波器及主电路的选择取决于三相是否平衡。由于运用在三相四线制有源电力滤波器上的三位空间矢量控制技术是二维空间矢量控制技术的拓展，本文选择三相平衡的三相三线制并联型有源电力滤波器进行研究。1.2三相三线制并联型有源电力滤波器的结构1.3.1三相三线制并联型有源电力滤波器的拓扑结构本文以三相三线制并联型有源电力滤波器为研究对象，有源电力滤波器的拓扑结构如图所示。ea(t)LeLoR1ReeLR1LR谐波源ooRRLeLeLLiiVTVTR2VTRVTVTiaiuCaiCaibbcciiNNVT4VTVTVTVT图2-8 三相三线制有源电力滤波器的拓扑结构如图（11）所示三相三线制并联型有源电力滤波器由三个桥臂组成的逆变器构成，电容为直流侧的储能元件。逆变器既可以运行整流模式，又可以运行于逆变模式。当直流侧的电容为交流侧的逆变器提供能量时，为逆变模式；当交流侧的电网为直流侧的电容充电时，为整流模式。1.3.2三相三线制并联型有源电力滤波器的数学模型定义单极性二值逻辑开关函数SnSn=1上桥臂导通，下桥臂断开利用基尔霍夫电压定律建立回路方程建立a相回路方程Ldia当a相的上桥臂导通下桥臂关断时，开关函数Sa=1，此时uan=udc；当a相的上桥臂关断下桥臂导通时，开关函数SaLdiadt+Ri同理可得b相的回路方程Ldibdt+Rib=eb-同理可得c相的回路方程 Ldicdt+Ric=ec-Sc 整理得Ldia由于是三相对称系统，则ea+eb联立（1.9）、（1.10），得uNo=−流过直流侧电容的电流为：idc对直流侧电容正极节点处采用基尔霍夫电流定律，得Cudc结合式（1.9）（1.11）（1.13）得并联型APF的数学模型。Ldi1.4小结本章介绍了有源电力滤波器的原理，并对有源电力滤波器进行了分类。详细地介绍了各种有源电力滤波器的优点与缺点