并联混合型有源电力滤波器的建模和控制策略分析_图文

1、 60 3 1.0 0.5 400 K 200 00 (a 3 2 1 400 K 200 00 (c 2 1 相位/ 3 10 5 400 K 200 00 基波串联 1 相位/ 2 3 6 4 2 400 K 200 00 中 国 电 机 工 程 学 报 第 26 卷 频率波动的影响时， 4 种控制策略的效果差别不大， 5 1.5 1.0 1 (b 2 相位/ 0.5 400 K 200 00 (a 2 1 相位/ 0.5 400 K 200 00 (b 5 1.0 0.5 400 K 200 00 (d 2 1 相位/ 5 1.0 5 1.0 0.5 400 K 200 00 (c 2

2、1 相位/ (d 图 11 不同控制策略下3 与 K 的关系 Fig. 11 3andKbased on different control strategies 4 1.0 0.5 3 1.0 0.5 400 K 200 00 (b 4 1.0 0.5 400 K 200 00 (d 1 2 1 相位/ 2 1 相位/ 图 13 不同控制策略下5 与 K 的关系 Fig. 13 5and K based on different control strategies 6 1.0 6 1.0 0.5 400 K 200 00 (b 6 1.0 0.5 400 K 200 00 (d 1 相位/

3、 2 1 相位/ 400 K 200 00 (a 4 0.4 0.2 400 K 200 00 (c 2 1 相位/ 2 相位/ 0.5 400 K 200 00 (a 2 1 相位/ 6 1.0 2 1 相位/ 0.5 400 K 200 00 (c 2 1 相位/ 图 12 不同控制策略下4 与 K 的关系 Fig. 12 4andKbased on different control strategies 2 1 相位/ 2 其3 和4 曲面上都不存在极点， 因此可以避免采用 其它控制策略时出现的谐波放大现象，但考虑到3 的变化规律， 该策略更适合于在于 K 幅值较小时采 用。与此同时，

4、尽管4 的值为常数且比较小，但是 在电源谐波电压比较大时，电网阻抗波动对混合有 源电力滤波器性能的影响还是不能忽视。 电网频率波动的影响: 与分析电网阻抗波动带 来的影响一样，电网频率波动对混合有源电力滤波 器工作特性的影响也可分为两部分，一部分是仅仅 考虑负载谐波电流存在的情况下产生的影响，另一 部 分 为仅仅 考虑 电源 谐 波电 压 存 在的情 况 下产生 的影响。将这两部分的影响系数分别定义为 5 = 2 I S / I L × 100% (19 2 = I / U × 100% 6 S S 按 前 述 方法 进行分析 可以 得 到 不同控制策略 下5 和6 的表达

5、式并做出它们与控制器参数 K 的 关系图。 参考表 5 并分析图 13 和 14 可知，在考虑电网 图 14 不同控制策略下6 与 K 的关系 Fig.14 6and K based on different control strategies 表 5 不同控制策略下5 和6 表达式 Tab. 5 Expression of 5 and 6 based on different control strategies 控制策略 1 2 影响系数5 ( nKK 1 + Z 2 + K 2 dK dZ 2 dK dZ S ZS ( 2 + + nK 1 d d d d ( nKK1 + Z S +

6、 Z 2 + K 2 2 (nKK1 + Z 2 + ZS dK2 dZ dK dZ + ( nKK1 + K 2 + ZS 2 nK 1 S d d d d (nKK1 + ZS + Z2 + K 2 2 3 4 Z S dZ 2 dK 2 dZ S dZ S dK 2 dZ S dZ 2 + ZS Z2 -K2 + nK K 1 ( + + nK dK 1 d d d d d d d + (Z S + Z 2 + K 2 2 Z S + Z 2 + K 2 d (1 nKK1 Z S dZ2 dK dZ dK + Z S 2 ( Z2 + K 2 S + nKZS (Z 2 + K2 1

7、d d d d (1 nKK1 Z S + Z2 + K 2 2 控制策略 1 2 3 4 影响系数6 ( dZ S dK 2 dZ2 dK1 + + + nK d d d d (nK K 1 + Z S + Z 2 + K 2 2 ( dK 2 dZ S dZ 2 d K1 + + + nK d d d d (nK K 1 + Z S + Z 2 + K 2 2 dk 2 dZ s dZ 2 d + d + d (Z s + Z 2 + K 22 nK ( Z 2 + K 2 dK 1 dK dZ dZ (1 nKK1 2 + (1 nKK1 S + 2 d d d d (1 nKK1 Z

8、S + Z 2 + K 2 2 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 第 12 期 范瑞祥等： 并联混合型有源电力滤波器的建模和控制策略分析 61 但采用控制策略三时由于始终不存在极点，同时5 和6 也可保持在较低水平，相比较而言更具优势。 5 罗安 ，付青 ，王莉娜，等变电站谐波 抑制与无 功补偿的 大功率混 合型电力滤波器J中国电机工程学报，2004，24(9：115-123 Luo An， Fu Qing， Wang Lina， et al High-capacity hybrid power filter for harmonic sup

9、pression and reactive power compensation in the power substationJ Proceedings of the CSEE ， 2004 ， 24(9 ： 115-123(in Chinese 6 付青 大功率电网 谐波有源 治理的控制策略和工程应用研究D 长 沙：中南大学，2004 Fu QingResearch on control strategies and engineering application of high-power harmonic eliminating in power stationJChangsha ：

10、South University，2004(in Chinese 7 涂春鸣 新型谐振阻抗型混合有源滤波器 RITHAF 研究D长沙： 中南大学，2003 Tu Chunming The resonant impedance type hybrid active filterJChangsha：South 8 沙：中南大学，2005 Tang Xin High power series resonant injectin type hybrid active filterJChangsha：South University，2005(in Chinese 9 肖湘宁， 徐永海 ， 刘昊 混合有

11、源电力补偿技术与实验 研究J 电 力系统自动化，2002，26(5：39-44 Xiao Xiangning， Xu Yonghai，Liu HaoAnalysis of hybrid power compensator and its experimental studyJ Automation of Electric Power Systems，2002，26(5：39-44(in Chinese 10 戴朝波，林海雪电压 源型逆变 器三角载 波电流控制新方法 J中 国电机工程学报，2002，22(2：99-102 Dai Chaobo，Lin HaixueA novel triangul

12、ar carrier current control for voltage source invertersJProceedings of the CSEE ，2002，22(2： 99-102(in Chinese 11 刘飞，邹云屏，李辉C 型混合有源电力滤波器J中国电机工程 学报，2005，25(6：75-80 Liu Fei ，Zou Yunping，Li Hui The C type hybrid active power filterJProceedings of the CSEE，2005，25(6：75-80(in Chinese 12 陈国柱， 吕征宇， 钱照 明 有源电力

13、滤波器的一 般原理及应用J 中 国电机工程学报，2000，20(9：17-21 Chen Guozhu， Lü Zhengyu， Qian Zhaoming The general principle of active filter and its applicationJProceedings of the CSEE，2000， 20(9：17-21(in Chinese 13 颜晓庆， 王兆安并联型电力有源滤波器控制方 式对动态特性影响 的研究J西安交通大学学报，1998，32(6：26-30 Yan Xiaoqing， Wang Zhaoan The study of how

14、 the control methods of shunt active power filter affect its dynamic characteristicsJ. Journal of XIAN Jiaotong university，1998，32(6：26-30(in Chinese 14 Zhaoan Wang， Qun Wang， Weizheng Yao， et al A series active power filter adopting hybrid control approachJ IEEE Transactions on Power Electronics，20

15、01，16(3：301-310 15 谭甜源， 罗安， 唐欣， 等 大功率并联混合型有源电力滤波器 J 中 国电机工程学报，2004，24(3：41-45 Tan Tianyuan， Luo An， Tang Xin， et al Development of high-capacity hybrid power filterJ Proceedings of the CSEE， 2004， 24(3： 41-45(in Chinese 收稿日期：2006-01-12。 作者简介： 范瑞祥（1977-） ，男，湖南湘潭人，博士研究生，主要从 事有源电 力滤波器和无功补偿技术的研究，ricefan

16、； 罗 安（1957-） ， 男， 湖南长 沙人， 教授， 博士生 导 师， 主要从 事大功率电网谐波有源治理和先进静止无功发生器的研究。 University，2003(in Chinese 唐欣 新型大功率串联 谐振注入式 混合有源滤波器的研究 D长 4 结论 综合以上分析可知，并联混合型有源滤波器的 4 种基本控制策略各有长短。从单纯补偿负载谐波 电流来看，采用根据负载谐波电流来控制的基本策 略 效 果 较 好 ，但 对 装置 相关 参数的 设计要 求 比较 高，否则容易引起谐振，同时增大电网参数波动对 控制性能的影响；而根据负载谐波电压来进行控制 的基本策略 可以 有 效 的 避免 装

17、置 与 电网 阻抗之间 产生的谐振并消除电网谐波电压的影响，但在此情 况下无法实现对负载谐波电流的治理，同时易受电 网参数波动的影响；采用根据滤波器支路谐波电流 进行控制的策略能 够 实 现负载 谐 波电流 的 完 全抑 制，但负载谐波电流的波动对控制性能的影响较明 显；根据电源谐波电流进行控制的策略虽然无法完 全滤除负载谐波电流，但只要有效避开极点，则其 控制性能受电网参数波动的影响很小。可见，针对 不同的谐波治理对象和复杂的工况，只有通过比较 选择 一种较 为优 化 的基本控制策略 才能 更好地确 保并联混合型有源滤波装置的稳定和有效运行。 以此为指导，在为某冶炼厂设计的 HAPF 的基

18、本控制策略选择中，由于用户主要要求补偿负载谐 波电流， 而其电网参数又相对稳定， 基于以上原则， 采 用对 谐 波电流 抑 制 效 果最 佳 的 根据负载 谐 波电 流进行控制的基本策略，同时装置参数通过优化设 计有效避免了谐振，装置实际运行过程中，谐波抑 制效果良好15，完全满足了设计的要求。 参考文献 1 2 王兆安，杨君，刘 进军谐 波抑制与 无功功率补偿M北京：机 械工业出版社，1998 钱挺 ， 吕征宇 新 型有源滤波器的 双 向互 补 控制方 案 J 中国 电机工程学报，2003，23(9：44-47 Qian Ting， Lü Zhengyu Novel double-direct