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谐波源与有源电力滤波器的补偿特性


作者:西安交通大学电气工程学院 王群,姚为正,刘进军,王兆安 来源:不详 时间:06-05-10 加入收藏加入收藏夹
关键字:整流器  电感滤波  电容滤波  有源电力滤波器   补偿


  采用串联型APF对电压型谐波源进行谐波补偿时,对n次电源谐波电流,有

    如果ush=0,无论Zb的大小如何,只要uc=-ubh,则ish=0。因此,不论负载是否理想谐波电压源,串联型APF均能对其进行补偿。所以,串联型APF适合补偿直流侧电容滤波的整流器-电压型谐波源。

4 实验研究

  实验时,电流型谐波源和电压型谐波源分别为直流侧电感滤波和电容滤波的三相桥式二极管整流器。补偿装置采用本课题组研制的三相并联型和串联型有源电力滤波器[5~8]

  并联型APF适合补偿电流型谐波源,这已经被许多实验所证明[1~4]。本文给出了并联型APF对电压型谐波源的补偿情况(图4)。

  图4(a)显示的是补偿前的电源电流is,而图4(b)是补偿后的is。实验时,C取得大一些,为1 000μF,并联型APF直流侧电压Ud为120 V。补偿前is的畸变率THD是68.2%,而补偿后变为28.6%。可以看出,补偿后电源电流仍存在较大畸变,说明谐波补偿未起到明显的效果。即使继续提高并联型APF的Ud,补偿效果仍无较大改观,从而证实并联型APF不适合补偿直流侧电容滤波的整流器—电压型谐波源。
  串联型APF对电流型谐波源的补偿情况见图5、图6。

  图5(a)为补偿前的is,其THD为31.0%。补偿后,is的THD变为9.7%,波形如图5(b)所示。is波形有一定改善。说明当L比较小时,串联型APF对电流型谐波源具有一定的补偿作用。通过提高串联型APF的Ud,对is的THD影响不大,说明在正常工作条件下串联型APF产生谐波电压的能力已不能有很大提高。图6(a)所示的是L取得比较大,为0.5H时补偿前is的波形,其THD为27.8%。补偿后的is如图6(b)所示,其THD变为15.2%。此时,串联型APF的Ud仍为120V。可见,补偿效果不好,说明随着L的增大,串联型APF补偿电流型谐波源的效果变差。通过较大幅度地提高串联型APF的Ud尽管降低了is的THD,但作用不很明显,THD还为13%左右,串联型APF仍不能达到好的补偿效果,这是由于其产生谐波电压的能力不能满足补偿要求。

  上述实验证实了理论分析的结果,即串联型APF不适合补偿直流侧电感滤波的整流器—电流型谐波源。

  串联型APF补偿电压型谐波源时的结果见图7。C很大,为2 200μF。串联型APF的Ud取为正常工作时要求值70 V即可,比并联型APF补偿电压型谐波源时的Ud要低得多。补偿前is畸变严重,其THD为69.5%,补偿后is接近正弦波,其THD仅为3.8%,说明谐波补偿效果良好。这证实了理论分析结论,即串联型APF适合补偿直流侧电容滤波的整流器—电压型谐波源。

5 结论

  (1)电网中的谐波源一般可分为2种,即电流型和电压型谐波源。直流侧电感滤波的整流器视同电流型谐波源,而直流侧电容滤波的整流器视同电压型谐波源。APF对它们的补偿特性是不同的。当补偿电流型和电压型谐波源时,为达到良好的谐波补偿效果,应注意APF类型的选取。

  (2)并联型APF通常被看作受控谐波电流源,它以电流源的形式进行谐波补偿。而串联型APF通常被看作受控谐波电压源,它以电压源的形式进行谐波补偿。所以,并联型APF适合补偿电流型谐波源,对电压型谐波源的补偿效果比较差,特别是当串联等效阻抗较小时。串联型APF适合补偿电压型谐波源,对电流型谐波源的补偿效果比较差,特别是当并联等效阻抗较大时。

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