混合型并聯(lián)有源電力濾波器設(shè)計綜述課件

1混合型并聯(lián)有源電力濾波器設(shè)計2一有源濾波器設(shè)計按照APF容量的定義有：S=3EI=3*220*I=10kVar得到電流：I＝15.15A先確定Uc:考慮器件的耐壓及裕量的要求取1000V。3直流側(cè)電容的選擇： 負序電流和高次諧波電流在直流電容側(cè)造成的能量脈動，以及開關(guān)和APF的交流電感儲能造成的能量脈動，都需要直流側(cè)電容來緩沖。因此電容電壓的允許波動范圍影響電容量C的大小。補償負序電流時，直流電容儲存的電能波動最為明顯，因此主要考慮由于負序電流造成的能量脈動。

直流側(cè)電容C的選擇，可套用公式：參數(shù)確定4式中Em是APF的輸出相電壓幅值，Im是負序電流分量幅值，ε是直流電壓脈動量，ω是基波角頻率，Udc電容電壓?，F(xiàn)假設(shè)負載輸出電流為15A，負序電流為輸出電流的50%，直流側(cè)電容Udc=1000V，允許脈動1%，則參數(shù)確定實際取1600uF.5L確定：參數(shù)確定開關(guān)器件選擇：主要考慮兩個方面：(1)耐壓要求：主要考慮IGBT上浪涌電壓不應(yīng)超過IGBT集電極C和發(fā)射極E的額定電壓；(2)電流要求：集電極電流I電流必須處在IGBT開關(guān)安全工作區(qū)以內(nèi)。電壓取1.5倍的裕量，選用Fairchild公司的FGL40N150D型IGBT，其主要參數(shù)為最高耐壓1500V，額定電流40A6APF框圖7二電流跟蹤控制技術(shù)采用恒頻拋物線法設(shè)定開關(guān)頻率為20k,根據(jù)恒頻拋物線法：8拋物線法PSIM模型9實際電流比較波形：10三控制策略

采用直接電源電流控制，不檢測諧波的雙閉環(huán)方式。因為實際的諧波及無功電流檢測或基波有功電流檢測不但不能提高諧波和無功電流的補償精度，反而會使APF產(chǎn)生諧波及無功電流補償誤差。11電壓外環(huán)框圖電流環(huán)的等效傳遞函數(shù)為1.電壓外環(huán)用于保持直流側(cè)電容電壓的恒定。電壓外環(huán)傳遞函數(shù)如下：12PI調(diào)節(jié)器設(shè)計按照典型2系統(tǒng)設(shè)計調(diào)節(jié)器為PI型調(diào)節(jié)器，帶一個0.01s的慣性環(huán)節(jié)濾波。典型II系統(tǒng)為：調(diào)節(jié)器為：13PI調(diào)節(jié)器設(shè)計按典型設(shè)計有：則有電壓調(diào)節(jié)器：或14PSIM中模型15三相解耦電流控制：在三相三線系統(tǒng)中，三相電流之間存在禍合關(guān)系而相互影響，因此拋物線法電流控制技術(shù)不能原封不動的移植到三相三線系統(tǒng)中，需要研究和探討拋物線法電流控制技術(shù)在三相三線變換器中的解耦控制。本文采用虛擬零序電流解耦控制。設(shè)三相系統(tǒng)對稱，三相三線系統(tǒng)可以表示成三相四線系統(tǒng)和零序之和。16解耦可得虛擬的三相四線系統(tǒng)電路方程17解耦18三無源濾波器設(shè)計使用三組LC二階調(diào)諧濾波器，分別濾去5、7、11次諧波電流第n次諧波頻率的濾波器調(diào)諧銳度應(yīng)有如下關(guān)系確定方法：(1)先根據(jù)補償容量及經(jīng)濟因素確定電容C(2)根據(jù)諧波頻率確定L(3)根據(jù)Q值確定R19無源濾波器參數(shù)類型 R（） L（mH） C(uF) Q 5次濾波器 0.3 7.64 53.078 40 7次濾波器 0.3 5.46 37.913 40 11次濾波器 0.3 3.47 24.127 40 20四混合方式21五仿真結(jié)果（1）單獨使用無源濾波器進行補償22單獨使用無源L＝10uH時補償后電流FFT分析23L＝200uH時補償后電流FFT分析可見電源阻抗會影響補償效果，電源阻抗大剛補償效果好。因為LC濾波實為電壓源型濾波器，對諧波電壓形成一個低阻通道，而非電流。對電源阻抗小的諧波電流補償作用有限。24（2）單獨使用APF25FFT26APF輸出電流RMS與單獨使用無源LC裝置相比，基波含量明顯增加。說明本設(shè)計單獨使用APF比單獨使用無源裝置效果好。27（3）混合使用分析28FFT29混合使用APF輸出電流RMS值輸出電流明顯小于單獨使用APF30六結(jié)論無源濾波裝置在電源阻抗很小時幾乎不起作用，在電源阻抗較大時才起作用。這是因為無源濾波器本為電壓源型器件，對諧波電壓形成低阻抗通道而不是諧波電流，當諧波電流經(jīng)過電源阻形成諧波電壓時才會起到一定作用。單獨使用APF比單獨使用無源濾波裝置效果好，這是因為無源濾波裝置只是對特定的諧波次數(shù)形成低阻通道。混合使用APF和無源濾波裝置，比單使用APF，電源電流中的5、7、11次諧波可以得到改善?；旌鲜褂肁PF