一种并联混合型APF的电流检测与控制研究

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1、第31卷第12期华电技术Vo1．3lNo．122009年12月HuadianTechnologyDee．2009一种并联混合型APF的电流检测与控制研究洪著财一，陈东华，张凤雏(1．东南大学机械学院，江苏南京210000；2．江苏新潮科技集团有限公司，江苏江阴214100)摘要：对并联混合型APF的电流检测与控制进行研究，通过建立其通用的电气模型，采用有功功率电流分离的电流检测方法，然后选择负载谐波电流的控制策略，对并联混合型APF进行了设计和研究，研制了一台并联混合型APF，现场应用验证了本研究方法的正确性。关键词：有源滤波器；谐波；电流检测；无功补偿中图分类号：TM13

2、文献标志码：A文章编号：1674—1951(2009)12—0022一o4殊要求，因此，采用输出建模法来建立并联混合0引言型APF的电气模型。有源电力滤波器作为改善电能质量的一个重要根据输出建模法对图1的结构图进行简化处装置，近20年来得到了广泛的研究和发展¨。并理，假设电源谐波电压为，电网内阻抗为Z，将负联混合型APF在降低APF有源部分的电压等级，减载看成谐波电流源，¨而将电压型逆变器看成电压少有源部分的容量等方面，与传统的并联型APF相源，同时隔离变压器为理想变压器，其电压变比比有很大的优势，因此，其在开关器件容量及整机成为n：l(网侧电压：APF侧电压)，将电压型逆

3、变器本方面都有很大的竞争力。尤其在容量比较大的场和输出滤波器折算到隔离变压器网侧后，可得到如合，不仅能满足大功率谐波治理和无功补偿的要求，图2所示的单相电气模型。在图2中，z为网侧等效输出滤波电容，C。的等效阻抗，z为无源滤波器同时兼顾了无源滤波器和有源滤波器的优点，性价的等效阻抗。比较高，非常适合在电力谐波治理工程中应用。1并联混合型APF的电气模型并联型APF是由有源电力滤波器通过耦合变压器与无源滤波器串联之后再并入电网，其结构如图1所示。图2并联混合型APF网侧单相电气模型根据基尔霍夫电流和电压定理，由图2可知U=UL+，×Zls=IL十lFnUF+，I×n2ZL0+

4、，F×Z2=UL，(1)变压器lL=lC+l，c。×Z1=nUF+，×n2ZLo图1并联混合型APF结构图简化方程组(1)并消去变量，，h，，，，得到为了能更好地对混合型APF进行滤波分析，需K1×nUF+(+z+z2)xIs一(K2+z2)×，L—U=0，(2)对其建模。本文主要介绍混合型APF的输入与输出之间的关系，对开关器件的内部工作过程没有特赢Z，其中，一基金项目：江苏省博士后基金项目(0901091C，0801003c)=收稿日期：2009—10—19％第12期洪著财，等：一种并联混合型APF的电流检测与控制研究·23·由式(2)可得有功电源电压；i。i。pb，t

5、spc为三相有功电源电流。(+Z2)×，L+一K1XnUF／¨，s一×Z+Z，。、3并联混合型APF的电流控制策略通过式(3)可知，可以通过合理控制逆变器侧混合型APF的有源部分变流器为电压型逆变输出谐波电压的大小来降低电网谐波电流，s的结构，针对并联混合型APF的特点，可以分别根据含量。不同的控制对象对该电压型逆变器的开关进行控制，实现并联混合型APF的谐波抑止J。其基本2并联混合型APF的电流检测控制策略一般有有源部分的支路谐波电流、电源谐混合型APF的电流检测直接决定着APF的补波电流、负载谐波电流及负载谐波电压4种。根据偿效果。交叉矢量算法作为APF的电流检测算前一

6、部分的电流检测方法可知，本文采用了负载谐法，能在保证APF的补偿电流不产生有功功率的条波电流的控制策略。件下使补偿后的电源电流为对称正弦量，但在三相根据负载谐波电流来控制，对于APF的逆变控供电电压出现不对称时不能完全抑制补偿后电源电制部分可以知道，即控制APF逆变器的输出电压流的不平衡分量。而在电力实际应用场合，由于负U=k·，根据等效模型可得载的不平衡，三相供电电压经常会出现不平衡。因fnUFK,+(+zs+)一(+z2)XL—Ua=0，此，本文在交叉矢量算法的基础上对负载电流中的IUF：kIL零序电流进行补偿。为使补偿后的电源电流不含零对上式进行化简得序分量，且补偿前

7、、后系统有功功率保持不变，则补偿后的电源电流必须满足2个条件：i中无零序分z=+等z，等+K，，L+Z：+z，+KU。、(6)量；补偿电流i应与电源电压正交。采用该控制策略的等效电路如图4所示。该控在保证电源有功功率不变的前提下，采用改进制策略实质上等效于通过控制有源电力滤波器，在的交叉矢量法可计算得到APF各相补偿电流的基改善无源滤波器的谐波阻抗特性的同时增大电网谐准值，即波阻抗，从而可极大提高滤波效果。该控制策略从i一il一客(u一u。／3)，m：a，b，C，(4)本质上无法避免混合型APF与电网产生谐振的可式