有源电力滤波器设计和应用中的问题与对策详解演示文稿

有源电力滤波器设计和应用中的问题与对策详解演示文稿现在是1页\一共有43页\编辑于星期一（优选）有源电力滤波器设计和应用中的问题与对策现在是2页\一共有43页\编辑于星期一3谐波的危害

干扰其他电气、电子设备，使之发生故障，甚至引起电网局部谐振，设备损毁；造成额外电能损耗，引起设备过热，甚至烧毁。现在是3页\一共有43页\编辑于星期一4有源滤波器无源滤波器无功补偿等装置++混合型并联型串联型现在是4页\一共有43页\编辑于星期一5准确快速稳定的检测与控制方法减小有源装置容量以降低造价系统层面问题准确性、快速性

不满足要求稳定性不满足要求谐波源波形滤波后波形现在是5页\一共有43页\编辑于星期一6有源电力滤波器造价随容量增加而急剧上升准确快速稳定的检测与控制方法减小有源装置容量以降低造价系统层面问题价格昂贵的全控型电力半导体器件

现在是6页\一共有43页\编辑于星期一7优化配置稳定控制准确快速稳定的检测与控制方法减小有源装置容量以降低造价系统层面问题现在是7页\一共有43页\编辑于星期一系统层面问题的起因补偿特性由有源滤波器、负载、电网以及可能的无源滤波器共同决定现在是8页\一共有43页\编辑于星期一负载特性对系统的影响与对策常规的、基于有源滤波器本身的认识常见问题：1）所需有源滤波器容量大于原有测量值2）安装有源滤波器后负荷侧谐波电流反而增大了现在是9页\一共有43页\编辑于星期一负载特性对系统的影响与对策更准确的、考虑负载特性的模型2023/4/1410现在是10页\一共有43页\编辑于星期一并联型有源电力滤波器应用的一般系统结构并入式混合滤波系统结构框图

2023/4/1411现在是11页\一共有43页\编辑于星期一不同检测点对系统特性的影响分析

混合系统中有源电力滤波器谐波电流检测共有以下几种方法：检测负载侧A点谐波电流控制方法；检测无源滤波器补偿后B点谐波电流控制方法；检测电网侧C点谐波电流控制方法；2023/4/1412现在是12页\一共有43页\编辑于星期一并入式混合型并联滤波器单相等效电路图只有有源只有无源混合滤波系统仅考虑负载谐波源时单相谐波等效电路图

并入式混合滤波系统一般的控制方法2023/4/1413现在是13页\一共有43页\编辑于星期一并入式混合滤波系统一般的控制方法谐波全部补偿控制方法的原理及其存在的问题

有源电力滤波器检测负载全部谐波电流，输出补偿负载全部谐波。幅频特性电网谐波电流分量：无源滤波器谐波电流分量：幅频特性当GA=1时，有源电力滤波器补偿全部负载谐波，无源滤波器只补偿了基波无功。

2023/4/1414现在是14页\一共有43页\编辑于星期一并入式混合滤波系统一般的控制方法比较项目APF5次谐波APF7次谐波5次无源7次无源GA=0.539A22A37A23AGA=177A46A3.2A1.6A谐波分次补偿1A2.3A72A45A有源滤波器补偿所有谐波的仿真结果（GA=1）

有源滤波器补偿部分谐波的仿真结果（GA=0.5）

有源滤波器不补偿5、7次谐波的仿真结果2023/4/1415现在是15页\一共有43页\编辑于星期一抑制谐振作用的分析只考虑负载电流谐波ωS为电网基波角频率

ωt为无源滤波器调谐角频率

只考虑负载电流谐波的情况混合滤波系统控制系统框图：有源电力滤波器对并联谐振有抑制作用

2023/4/1416现在是16页\一共有43页\编辑于星期一抑制谐振作用的分析幅频特性有源电力滤波器对串联谐振无抑制作用

只考虑电网电压畸变的情况2023/4/1417现在是17页\一共有43页\编辑于星期一抑制谐振作用的分析有源滤波器抑制并联谐振仿真波形2023/4/1418现在是18页\一共有43页\编辑于星期一抑制谐振作用的分析有源滤波器抑制串联谐振仿真波形2023/4/1419现在是19页\一共有43页\编辑于星期一电流检测点位于A点对并联谐振抑制情况分析（补偿前）抑制谐振作用的分析仅投入非线性负载时的实验波形非线性负载和无功补偿电容器均投入后的实验波形2023/4/1420现在是20页\一共有43页\编辑于星期一抑制谐振作用的分析检测A点电流控制策略

电流检测点位于A点对并联谐振抑制情况分析（补偿后）2023/4/1421现在是21页\一共有43页\编辑于星期一电流检测点位于A点对串联谐振抑制情况分析（补偿前）抑制谐振作用的分析仅投入非线性负载时的实验波形非线性负载和无功补偿电容器均投入后的实验波形2023/4/1422现在是22页\一共有43页\编辑于星期一抑制谐振作用的分析电流检测点位于A点对串联谐振抑制情况分析（补偿后）检测A点电流控制策略

2023/4/1423现在是23页\一共有43页\编辑于星期一一般控制方法下系统问题总结并入式混合型并联滤波系统采用检测负载谐波电流的控制方法主要有以下特点：

对有源滤波器、无源滤波器的容量优化配置要求对有源滤波器的补偿系数和所分担谐波成分精心设计。有源电力滤波器改善无源滤波器的补偿效果，对无源滤波器和电网并联谐振有一定的抑制作用。有源电力滤波器不能抑制电网中由电网电压畸变产生的谐波电流以及无源滤波器和电网的串联谐振。2023/4/1424现在是24页\一共有43页\编辑于星期一不同检测点对系统特性的影响分析（B点）只考虑负载电流谐波

有源电力滤波器检测无源滤波器后电流各次频率的谐波成分，输出谐波补偿电流为：只考虑负载电流谐波的情况2023/4/1425现在是25页\一共有43页\编辑于星期一幅频特性不同检测点对系统特性的影响分析（B点）电网的谐波电流分量：无源滤波器谐波电流分量：幅频特性2023/4/1426现在是26页\一共有43页\编辑于星期一不同检测点对系统特性的影响分析（B点）补偿系数电网5次谐波负载5次谐波无源5次谐波有源5次谐波GA=0.83.8A77A73A5AGA=10A76A5A72A补偿系数取0.8时补偿效果仿真波形

补偿系数取1时补偿效果仿真波形

混合滤波系统对负载谐波电流补偿特性的仿真结果

2023/4/1427现在是27页\一共有43页\编辑于星期一不同检测点对系统特性的影响分析（B点）补偿系数电网4.5次谐波负载4.5次谐波无源4.5次谐波有源4.5次谐波GA=0132A15A132A0AGA=0.84.7A16A4.9A16AGA=11A17A1A14A混合滤波器抑制并联谐振仿真波形补偿系数取0.8时有源滤波器抑制并联谐振仿真波形补偿系数取1时有源滤波器抑制并联谐振仿真波形

2023/4/1428现在是28页\一共有43页\编辑于星期一不同检测点对系统特性的影响分析（B点）只考虑电网电压畸变的情况无源滤波器谐波电流分量：电网谐波电流分量：2023/4/1429现在是29页\一共有43页\编辑于星期一不同检测点对系统特性的影响分析（B点）混合滤波器抑制串联谐振仿真波形补偿系数电网4.8次负载4.8次无源4.8次有源4.8次GA=0.85.7A8.4A228A230A补偿系数电网4.5次负载4.5次无源4.5次有源4.5次GA=0243A24A245A0AGA=0.88A5A3.8A35A补偿系数取0.8有源滤波器抑制串联谐振仿真有源滤波器和无源滤波器谐振仿真2023/4/1430现在是30页\一共有43页\编辑于星期一电流检测点位于B点对并联谐振抑制情况分析（补偿前）不同检测点对系统特性的影响分析（B点）仅投入非线性负载时的实验波形非线性负载和无功补偿电容器均投入后的实验波形2023/4/1431现在是31页\一共有43页\编辑于星期一不同检测点对系统特性的影响分析（B点）传统的只检测B点电流控制策略

电流检测点位于B点对并联谐振抑制情况分析（补偿后）2023/4/1432现在是32页\一共有43页\编辑于星期一不同检测点对系统特性影响总结（B点）

并入式混合型并联滤波器采用检测无源滤波器后谐波电流的控制方法主要有以下特点：混合滤波器可以补偿电网中由负载产生的谐波电流，但补偿系数取值接近1时，无源滤波器补偿的调谐频率谐波电流较少，有源滤波器的容量没有有效减小。有源电力滤波器对无源滤波器和电网之间的并联谐振有抑制作用。有源电力滤波器可以抑制由电网电压畸变产生的无源滤波器与电网之间的串联谐振。当电网电压产生畸变时，采用该控制方法，有源电力滤波器和无源滤波器之间存在着谐振的可能。2023/4/1433现在是33页\一共有43页\编辑于星期一基于电网电压Ush和A点电流检测的PAPF复合控制方法基于网压Ush和B点电流检测的复合控制方法2023/4/1434现在是34页\一共有43页\编辑于星期一基于网压Ush和B点电流检测的复合控制方法检测电网电压Ush和B点电流的复合控制方法系统特性分析

2023/4/1435现在是35页\一共有43页\编辑于星期一系统开环传递函数伯德图

由图中不同曲线对应的相位裕量可以看出，采用检测B点电流控制方法时，随着电压通道补偿系数的增加，系统的稳定性越来越好；随着电容值的变化，系统没有出现不稳定的情况。

基于网压Ush和B点电流检测的复合控制方法检测电网电压和B点电流的复合控制方法系统特性分析

2023/4/1436现在是36页\一共有43页\编辑于星期一系统闭环传递函数伯德图

基于网压Ush和B点电流检测的复合控制方法检测电网电压和B点电流的复合控制方法系统特性分析

当电流检测点位于B点时，给PAPF并联电阻后，可以使原来不稳定的系统变得稳定，同时有良好的补偿效果。

2023/4/1437现在是37页\一共有43页\编辑于星期一基于网压Ush和B点电流检测的复合控制方法电流检测点位于B——并联谐振只检测B点电流控制方法

检测电网电压和B点电流控制方法

采用只检测B点电流控制方法时，系统不稳定；采用检测电网电压和B点电流的复合控制方法可以很好的抑制系统并联谐振。2023/4/1438现在是38页\一共有43页\编辑于星期一基于网压Ush和B点电流检测的复合控制方法电流检测点位于B——串联谐振

采用只检测B点电流控制方法时，系统不稳定；采用检测电网电压和B点电流的复合控制方法可以抑制串联谐振。2023/4/1439现在是39页\一共有43页\编辑于星期一电流检测点位于B点对并联谐振抑制情况分析（补偿前）基于网压Ush和B点电流检测的复合控制方法仅投入非线性负载时的实验波形非线性负载和无功补偿电容器均投入后的实验波形2023/4/1440现在是40页\一共有43页\编辑于星期一基于网压Ush和B点电流检测的复合控制方法检测电网电压和B点负载电流控制策略只检测B点电流控制策略

电流检测点位于B点对并联谐振抑制情况分析（补偿后）2023/4/1441现在是41页\一共有43页\编辑于星期一电流检测点位于B点对串联谐振抑制情况分析基于网压Ush和B点电流检测的复合控制方法非线性负载和无功补偿电容器均投入，补偿前实验波形检测电网电压和B点负载电流控制策略，补偿后实验波形2023/4/1442现在是42页\一共有43页\编辑于星期一综合考虑有源、无源及电网特性的系统层面问题检测A点电流控制方法：系统属于开环控制，不存在稳定性问题，可以有效补偿电网中由负载产生的谐波电流。实际系统中，由于电容器安装组数较多，且位置分散灵活，A点的电流很难通过检测得到，该方法应