有源滤波器对电压源型非线性负荷稳定性分析.pdf

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1、2016年10月有源滤波器对电压源型非线性负荷稳定性分析任磊，姜齐荣，魏应冬(清华大学，电机系，北京100084)摘要：分析了电压源型非线性负荷对基于检测系统电流的并联型有源电力滤波器(SAPF)控制算法稳定性的影响。并给出了解决方案。对于电压源型非线性负荷，由于系统电抗的影响，在使用SAPF进行谐波补偿时会出现谐波放大现象．进而影响SAPF电流跟踪控制算法的稳定性。建立了SAPF、系统电抗和电压源型非线性负载的详细电路模型，并通过闭环传递函数控制模型分析了电压源型非线性负荷对SAPF电流跟踪控制算法的稳定性影响。使用向量比例积分(VPI)控制验证了该数学模型的合理性，并提出了解决方案，仿

2、真和实验结果验证了该模型的正确性。关键词：有源电力滤波器；非线性负荷；谐波放大；系统电抗中图分类号：TN713+．8文献标识码：A文章编号：1000—100X(2016)10一O052—05TheStabilityAnalysisofVoltageSourceTypeNon-linearityLaodsBasedonShuntActivePowerFilterRENLei，JIANGQi-rong，WEIYing—dong(Tsingh~aUniversity，Beo'ing100084，China)Abstract：Adetailcircuitmodelbasedonvoltagesou

3、rcetypeharmonicsourceisbuiltforshuntactivepowerfilter(SAPF)consideringthelineimpedance，andthestabilityproblemcausedbyharmonicamplificationbasedoncloselooptransferfunctionisanalyzedaccordingtothiscircuitmode1．Inordertoverifythisstabilityproblem，vectorpro—portionalintegral(VPI)controlparameterscorre

4、ctionschemeisproposedtosolvethisstabilityproblemcausedbyharmonicamplification．Thesimulationandexperimentalresultsconfirlnthevalidityofthecircuitmodel，andprovethatharmonicamplificationwillproducestabilityproblemforvoltagesourcetypeharmonicsource．Keywords：activepowerfilter；non·linearitylaods；harmoni

5、camplification；lineimpedance1引言性负荷时会导致负荷谐波电流放大，该谐波放大是由系统电抗和电压源型非线性负荷的电压源传统非线性负荷以电流源型非线性负荷为特性导致的，严重时会导致并联型APF无法正常主。如晶闸管相控整流装置。为典型的电流源型工作【21。SAPF虽然可有效解决该问题，但由于产非线性负荷，晶闸管整流过程会在直流电抗上产品化不成熟，目前常规解决方案主要是扩展并联生谐波电流．且该谐波电流的幅值和相位主要由型APF容量或为负荷安装滤波电抗以抑制谐波该直流电抗决定．与系统电抗关系不大，因此称放大。文献【3—6]给出一些技术，但均存在不足，由该谐波源为电流源型非

6、线性负荷【”。然而随着不SAPF的工作原理可知系统电抗的影响主要体现控整流技术发展．二极管整流与直流支撑电容组在补偿点的电压畸变。正是这个畸变过程增加了成的整流电路得到了广泛应用，如变频器。该非控制难度。通过上述介绍．系统电抗不仅是谐波线性负荷被称为电压源型非线性负荷．主要原因放大的一个主要因素．并且直接影响SAPF电流在于该非线性负荷输入端口电压在负荷谐波电跟踪控制稳定性。对于低压配电系统，系统电抗流变化过程中基本保持不变．因此该负荷谐波电通常不能忽略．尤其对偏远地区．系统电抗影响流的幅值和相位会受系统电抗的影响。由此可知较大。导致电压畸变严重。电流源型和电压源型非线性负荷的谐波电流特尽

7、管基于电压源型非线性负荷谐波电流放大性并不一样。而当使用SAPF补偿电压源型非线机理已得到论证．但该谐波放大对SAPF电流跟踪控制算法稳定性影响还未得到系统分析。目前，定稿日期：2016—02—23作者简介：任磊(1978一)，男，北京人，博士，研究方向为解决系统电抗对电流跟踪控制算法的数学模型影电能质量。响仅是将系统电抗归入到逆变器滤波电抗中[71。但52有源滤波器对电压源型非线性负荷稳定性分析该方法并不适用于具有谐波