并联型有源滤波器主电路关键参数设计全恒立图文精

1、 第 26 卷第 12 期 全恒立 等 并联型有源滤波器主电路关键参数设计 111 ò0 1 300 1.55cos(12wt + f+1 + d -11 dt + 现，比较表 1 和表 2 发现：电流的各次主要谐波均 达到了令人满意的消除效果。 ù 0.88cos(12wt - f+1 + d +13 dt ú J û = 15.77J ò0 1 300 取 d0 为 1%，由式（ 21）得 C 15.77mF 4 ´ 0.01´ 7502 = 701mF 取直流侧支撑电容的容量为 800 mF 。 5 结果验证 对图 1

2、 所示系统，根据 4.4 节给出的指导参数， 对本算例进行仿真实验验证。本算例中，非线性负 载的参数如下： C1=1500mF ， R=15 W。 图 6 为有源滤波器的控制框图。谐波电流检测 算法在第 3 节已有描述，需要指出的是，电压环的 输出电流也包含在指令电流中，这部分电流主要用 于有源滤波器启动时电容的充电以及正常运行时有 源滤波器主电路的功耗。 图7 Fig.7 电流波形 Current waveforms （ a ）负载电流 图6 Fig.6 有源滤波器控制框图 The control stategy of active power filter 有源滤波器的指令电流与当前的实际

3、电流进行 比较，得到电流的差值并经过放大转化为交流电感 两端需要施加的电压（放大增益的选取在文献 10 中有详细的讨论，这里不再赘述） ，进而得到三相桥 臂需输出的电压 U ABC,N 。考虑到三相桥臂的实际输 出能力，在经过必要的限幅处理后，运用空间矢量 脉宽调制的七段式算法 10 ，得到控制三相桥臂所需 的六个脉冲。 图 7 所示为有源滤波器投入前后， 电网电流 iSa 、 负载电流 iLa 以及有源滤波器 iCa 的波形。经过比较 可以发现，随着有源滤波器的投入，电网电流中的 谐波分量得到了较好的抑制，电网电流呈现较为规 则的正弦形。 图 8 所示为电网电流与负载电流的频谱分析， 由负载

4、电流的 32.5% 可以发现电流谐波含量 （ THD） 降为电网电流的 2.78%。更为细致的对比由表 2 呈 电流分量 峰值 /A （ b ）电源电流 图8 Fig.8 表2 Tab.2 频谱分布 The current spectra 谐波补偿后电网电流成分分析 Data of source current in different frequencies after compensation I 1+ 36.73 I5- 0.31 I 7+ 0.86 I 11 - 0.07 I 13+ 0.16 112 电 工 技 术 学 报 Researchers, SPC-82-16, 1982.

5、3 2011 年 12 月 图 9 所示为非线性负载瞬时有功功率的交流分 % 与有源滤波器直流电压 U dc 的波形。从图中可 量p % 的周期为 1/(6×50s 与 4.4 小节的分析相 以看到， p % 为正时，能量从有源滤波器流向非线性 吻合。当 p % 为负时， 负载，有源滤波器的直流电压下降；当 p Akagi H, Watanabe E H, Aredes M. Instantaneous power theory and application s to power conditioningM. New Jersey: Wiley-IEEE Press, 2007.

6、4 Buso S, Malesani L, mattavelli P. Dead-beat current control for active filtersC. Proceeding of the Annual Conference of the Industrial Electronics Society, Germany, 1998: 1859-1864. 能量从非线性负载流向有源滤波器，有源滤波器的 直流电压升高。直流电压在 745 755V 之间波动， 满足波动率 1%的设计要求。 5 Akagi H, Srianthumrong S, Tamai Y. Comparison in

7、 circuit configuration and filtering performance between hybrid and pure shunt active filters C. IEEE-IAS Industry Applications Conference of Annual Meeting, 2003: 1195-1202. 6 7 图9 Fig.9 王兆安, 杨君, 刘进军. 谐波抑制和无功功率补偿M. 北京 : 机械工业出版社 , 1998. 张佳 . 基于 DSP 控制的并联型有源电力滤波器的研 究 D. 北京 : 北京交通大学 , 2006. 程诚 , 廖冬初 ,

8、 熊琦 . 有源电力滤波器的电 路设计 与仿真 J. 湖北工业大学学报 , 2010, 25(1: 84-88. Cheng Cheng, Liao Dongchu, Xiong Qi. Design and simulation of main circuit of active power filterJ. Journal of Hubei University of Technology, 2010, 25(1: 84-88. % 波形 直流电压与 p 8 % The waveforms of DC voltage and p 6 结论 本文分析了三相三线制并联型有源滤波器主电 路的关键

9、参数直流电压、直流电容容量与交流 电感之间的相互关系，并提出了一种主电路参数的 设计方法。根据具体算例，对该方法确定的参数进 行了仿真实验验证。结果表明：采用该方法确定的 参数，有源滤波器能够达到设定的指标，结果令人 满意。 参考文献 1 Gyugyi L, Strycula E C. Active power filtersC. IEEE Industry Applications Annual Meeting, 1976, 19-C: 529-535. 2 Akagi H, Kanazawa Y, Nabae A. Principles and compensation effective

10、ness of a instantaneous reactive power compensator devicesC. Proceedings of the Meeting of the Power Semi-Conductor Converters 9 陈仲 . 并联有源滤波器实用关键技术的研究 D. 杭 州 : 浙江大学 , 2005. 10 张崇巍 , 张兴 . PWM 整流器及其控制 M. 北京 : 机 械工业出版社 , 2003. 11 Akagi H, Tsukamoto Y. Analysis and design of an active power filter using quad-series voltage source PWM convertersJ.