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有源电力滤波器的一般原理及应用


作者:浙江大学电气工程学院 陈国柱,吕征宇,钱照明 来源:中国电机工程学报 时间:06-07-19 加入收藏加入收藏夹
关键字:有源电力滤波器  原理  应用  有源滤波器  谐波抑制  受控源  SVC  TCR

 

    并联APF(CCVS)与串联APF(VCVS)的结构是1994年由H.Akagi提出,新加入的基本有源单元是在图5叠加一VCVS于滤波支路,如图6。

  其中图4、5改变电网支路阻抗,6则改变滤波支路阻抗。并联APF采用CCCS使电网支路阻抗为无穷大(对谐波),(当k=-1时),因而使该支路谐波电流为0,如图4;串联APF,如图5,利用CCVS,使电网阻抗增大,但为一有限值7;串联APF,利用VCVS使无源滤波器支路导纳为无穷大(当k=-1时),因而使该支路谐波电压为0,如图6。
  综上所述,已报道的众多APF,按本文的观点可归纳为下4类基本有源单元的前3类及其组合的运用,即:①CCCS实现的并联APF,使ZS→∞,图4;②CCVS实现的串联APF,使ZS增大,图5;③VCVS与PF串联的APF,使ZF→0,图6;④VCCS实现的并联APFs,使ZF减小,见下节。

3 阻抗变换原理的演绎应用

  按对偶原理,易得第2节中的第4类可能的APF单元,它利用VCCS使无源滤波器支路导纳增大(有限值),见图7。

  事实上,只要按第2节中所述的减小谐波的3个途径,采用第1节中的受控源(含更复杂控制受控源)变换阻抗原理,可构造出许多新的APF。如果考虑基本有源单元与无源单元及有源单元之间的组合,实现不同目的和条件下的的谐波抑制系统的方案就更多了。比如:[FS:PAGE]

  ·串联PF与并联APF(CCCS)的HAPF;

    ·串联APF(CCVS)与并联APF(VCCS);

    ·并联APF(VCVS)与并联PF相串联;

        ·串联APF(VCVS); 

  …

4 应用实例

  作为有应用价值的1个例子,可构造出这样1个混合有源电力滤波器(HAPF)。采用的技术途径有①无源滤波器(PF)降低滤波支路阻抗;②一个VCVS基本有源单元串联,使电网支路对电网谐波电压呈无限阻抗(开路),以减小其对负载侧的传递,即VC1=G·Vrh(G=-1);③一个CCVS单元串联,使电网支路对负载谐波电流阻抗增大(有限阻抗),即VC2=k·Ish,如图8。

  显然,采用第3种技术途径,即增大Zs同时减小ZF的综合方案;既应用了串联的CCVS(图5),也应用了按第3节方法构造出来的串联VCVS。它除有串联HAPF的优点外,还较适应于电网畸变严重或负载对电网谐波敏感的应用中。根据叠加原理,VCVS与CCVS可叠加成一个受控电压源,它受Ish和Vrh的共同控制。其原理图和谐波等效电路图如


    从式(9)(10)可见,这种方案的HAPF,能有效地抑制负载谐波电流和电网谐波电压对电网谐波电流污染。而且,大大减少了负载侧的谐波电压。
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