【正文】 這便是三相四線制中的零序電流 0i 。 4) 對檢測信號的傳感器要求較高 ,必須具有很寬的頻帶。當(dāng) H較大式，電力半導(dǎo)體開關(guān)頻率較低，導(dǎo)致誤差較大；反之開關(guān)頻率高誤差小。 （ 2)當(dāng)電抗取最小值時 : 本科生畢業(yè)論文 26 SAPF輸 出補償電流的最大變化率為 : ?????? ?? mDCca UULdtdi 321 （ 318） 若 SAPF主電路輸出地實際補償電流偏離指令電流的幅度為 maxi?? ，則 sca fidtdi 12 m axm ax??? （ 319） 整理上式得： smDC fi UULm ax32m in 2 )( ? ?? （ 320） 討論到此，可知交流進(jìn)線電感的取值為 : minmax LLL ?? （ 321） 因為交流進(jìn)線電抗值的選擇跟具體的負(fù)載和補償要求有密切的關(guān)系，并且需要根據(jù)仿真實驗和實際實驗才能在理論計算取值區(qū)間內(nèi)選出合適的電抗值，所以本文只是介紹了電抗參數(shù)選擇的一種參考方法。 取 ： AI 250? ， ??? 10021 ?? f （ f 為為電網(wǎng)基波頻率 50HZ）， VU DC 800? ，k=。綜合考慮實際因素，根據(jù)目前市場上普遍使用的電解電容的型號，選擇 VUDC 800? ，通過串聯(lián)的兩個電容來實現(xiàn)。由 （ 33） 式可以估算出系統(tǒng)調(diào)制頻率最高可達(dá) 20KHZ。假如補償裝置所接負(fù)載的容量為 100kVA，以三相整流電路為例，其交流側(cè)負(fù)載電流中的諧波分量有效值約所占總有效值的比例為 25%， llhc III %25?? ，因此有源電力濾波器的容量至少要為負(fù)載容量的 25%，即 25kVA。采用三相變流器由于所用器件少，因而更經(jīng)濟一些，所以本設(shè)計采用后一種方式，文中的設(shè)計和仿真分析均是針對三相變流器 APF 進(jìn)行的。 采用四相變流器 APF 主電路與負(fù)載之間的連線如圖 所示，從以上分析 和文獻(xiàn)的介紹可知，采用四相變流器時的主電路分工明確，各相補償電流的產(chǎn)生和零線電流的補償可以看作是由各對橋臂獨立完成的，由于采用了一對開關(guān)管直 接控制零線電流的補償，因此零線的補償效果較好。常用的 APF 主電路形式可分為四相變流器和三相變流器兩種形式 。 qp? 運算方式和 qp ii ? 運算方式的優(yōu)缺點 qp? 運算方式和 qp ii ? 運算方式的優(yōu)缺點如下： 當(dāng)電源電壓無畸變或畸變可以忽略的情況下， qp? 運算方式和 qp ii ? 運算方式均能夠準(zhǔn)確地檢測出諧波電流。經(jīng)過后面的減法 ， 0I 還會在指令電流 cI 中出現(xiàn)，式如下。 ???????????????????cbapqqpiiiCCii 32 （ 232） 式中， ?????????? ?? ?? c o ssin sinc o spqC ??? uu1tan?? 。但當(dāng)只檢測無功電流時，則不需低通濾波器。將 ai 、 bi 、ci 與 afi 、 bfi 、 cfi 相減，即可得 ai 、 bi 、 ci 出的諧波分量 ahi 、 bhi 、 chi 。 從而可以得出三相瞬時有功功率 p 和三相瞬時無功功率 q： ccbbaa ieieiep ?????? （ 27） ? ?cbabacacb ieeieeieeq )()()(31 ?????? （ 28） 3)、三相電路瞬時無功電流 qi 投影到 ?? 軸上 為 ?? 相的瞬時無功電流qq ii ??、 ，三相瞬時有功電流 pi 投影到 ?? 軸上為 ?? 相的瞬時有功電流 pp ii ??、 ： ????????????????????????????????peeeieeiipeeeieeiiqeeeieeiiqeeeieeiipepppeppqeqqqeqq22222222s i nc o sc o ss i n???????????????????????? （ 29） 4)、 ? 、 ? 相的瞬時電壓和瞬時無功電流的乘積為 ? 、 ? 坐標(biāo)系下的瞬時無功功率 ?? qq、 ，瞬時電壓和瞬時有功電流的乘積為 ?? 坐標(biāo)系下的瞬時有功功率 ?? pp、 。 本科生畢業(yè)論文 12 αabcβFω 圖 ?? 等值繞組相對位置 如上圖所示，旋轉(zhuǎn)磁場的角速度為ω，圖 中使 a 相軸線與α相軸線重合，β相繞組軸線超前α相軸線 90176。 基于瞬時無功功率理論的電流檢測方法 瞬時無功理論原始定義及發(fā)展 1983年 H． Akagi等提出瞬時無功的概念，它是咀瞬時有功功率 P和瞬時無功功率 q的定義為基礎(chǔ)的，所以該理論亦稱 pq理論。做到重點突出，不泛泛而談。近些年進(jìn)行這方面研究的單位在逐漸增加，主要集中在一些高等院校和少數(shù)研究機構(gòu)。在這些方法中，用負(fù)載電流檢測法與用電源電流檢測法的比率為 10： 1。國外已有三相四線有源電力濾波器的樣機出現(xiàn) 19I，但仍處于試驗階段，未能廣泛應(yīng)用。 有源電力濾波器的真正發(fā)展是從 80年代開始的。 (5)諧波補償特性不受系統(tǒng)阻抗的影響，可避免與被補償系統(tǒng)發(fā)生諧振。 (2)如果高次諧波的范圍較寬 ，則需要設(shè)置多個無源支路。二是對電力系統(tǒng)中主要諧波源的電力電子裝置進(jìn)行自身的改造。在 三相四線制系統(tǒng)中，中線會由于流過 3次及 其倍數(shù)的諧波電流造成零線過熱。 (3)電力變壓器的非線性勵磁。 諧波概述及其危害 70年代以后，由于電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電力電子設(shè)備進(jìn)入了人 們生產(chǎn)、生活的各個角落。 針對三相四線制 SAPF諧波電流檢測問題，本文詳細(xì)的推導(dǎo)基于瞬時無功理論的 qp ii ? 算法，論證它無需改進(jìn)即可直接應(yīng)用到三相四線制系統(tǒng)里；選擇了滯環(huán)比較法作為補償電流的控制策略；采用了 三 橋臂變流器作為 SAPF的 主電路 。 文章的最后，利用 MATLAB/Simulink 軟件，搭建了仿真平臺，對主電路出線電感參數(shù)和軟啟動方案進(jìn)行單獨仿真分析，證明電感值參數(shù)選擇的合理和軟啟動方案可行。從低壓小容量的家用電器到高壓大容量的工業(yè)變流裝置，應(yīng)用十分廣泛。 (4)旋轉(zhuǎn)電機。 3)諧波會產(chǎn)生額外的熱效應(yīng)，從而引起用電設(shè)備的發(fā)熱、絕緣老化、降 低設(shè)備的使用壽命。使其完成自身功能的同時，不產(chǎn)生諧波與無功。 (3)無源濾波器的補償效果隨系統(tǒng)運行情況的變化而變化，對交流電源的 阻抗和頻率的變換極其敏感，在此情況下難以保證補償效果。 (6)既可以對單個諧波和無功源進(jìn)行補償，也可以對多個諧波和無功源集 中補償。隨著新型半導(dǎo)體器件的出現(xiàn)、 PWM變流技術(shù)的發(fā)展以及 H． Akagi瞬時無功理論的提出，有源電力濾波器得到了極大的發(fā)展。隨著有源濾波技術(shù)的成熟和有源電力濾波器容量的提高，其應(yīng)用范圍 也必將從補償用戶自身的諧波問題向改善整個電力系統(tǒng)供電質(zhì)量的方向發(fā)展?？梢妼嶋H應(yīng)用中，負(fù)載電流檢測法應(yīng)用最為廣泛。從發(fā)表的文章看，這些理論研究和實驗為主，這些研究有的已經(jīng)達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。通過本文的研究和分析，希望為將來的實際應(yīng)用做出有益指導(dǎo)。隨后又發(fā)展了以瞬時有功電流pi 和瞬時無功電流 qi 定義為基礎(chǔ)的 qp ii ? 法：將三相電流轉(zhuǎn)換到與電網(wǎng)電壓同步旋轉(zhuǎn)的同步坐標(biāo)系中的 qd ii ? 法。這樣就可以達(dá)到簡化三相 — 兩相變換關(guān)系的目的。 ????????????????????????????????peeeieppeeeiepqeeeeieqqeeeeieqppqq2222222222?????????????????????????? （ 210） 本科生畢業(yè)論文 15 5）、αβ坐標(biāo)系下的瞬時無功電流 qq ii ??、 通過 abc??? 變換得到 abc 三相的瞬時無功電流 cqbqaq iii 、 ， ?? 坐標(biāo)系下的瞬時有功電流 pp ii ??、 通過abc??? 變換得到 abc 三相的瞬時有功電流 cpbpap iii 、 。 qp? 指令運算方法的原理如圖 2— 2所示。而只需直接將 q反變換即可得出無功電流，這樣就不存在延時了，得到的無功電流如下式所示： ???????????????????qCCeiiipqcqbqaq 01232 （ 231） 2． 2． 2 qd ii ? 指令運算方法 qii?p 指令運算方法的原理如圖 22所示。 pi 、 qi 經(jīng)過低通濾波器 (LPF)濾波后得到直流分量 pi 、 qi ，由 pi 、 qi 經(jīng)反變換便可求出負(fù)載電流的基波分量 afi 、 bfi 、 cfi 。 ??? 1III tc 對基波負(fù)序分量和高次諧波分量的處理 ?I 和 ?I 同在 ??? 盧正交坐標(biāo)系中，根據(jù)補償目標(biāo)， ?1I 和 hI 也要被補償?shù)簟?qp? 運算方式需把三相電壓變換至 ??? 坐標(biāo)下，計算量稍大一些； pi 、 qi 運算方式則只需用一個鎖相環(huán)來產(chǎn)生正余弦信號。 目前，三相三線制 APF 己經(jīng)成功地在一些工業(yè)中得到應(yīng)用。整個系統(tǒng)可看作是一個四相電流跟蹤控制系統(tǒng)。 圖 電容中點型 APF主電路模型 3. 2 三相四線并聯(lián)型有源電力濾波器主電路的參數(shù)選擇 三相四線制并聯(lián)型有源電力濾波器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)確定后 ,另一項重要的工作就是主電路參數(shù)的選擇。若有源電力濾波 器在補償諧波的同時還補償無功電流，則滿足要求的容量還需更大。 3. 2. 3電容總電壓的選擇 電容電壓不能選的過低，過低會嚴(yán)重影響補償?shù)男Ч?。 本科生畢業(yè)論文 24 3. 2. 4 電容選擇準(zhǔn)則和參數(shù)選擇 SAPF的工作在某種意義上就是直流側(cè)電容的充、放電的過程，所以其直流側(cè)電容電壓值必須維持基本不變，才能保證濾波器的正常工作。 FC ?? 6 ??? ??? （ 311） 根據(jù)計算與仿真分析選擇 FC ?? ，因為直流側(cè)有兩個電容串聯(lián)所以確定 本科生畢業(yè)論文 25 FCC ?398011 ?? 。該主電路中，綜合考慮上述因素， L選擇 1mH。而且同一開關(guān)頻率下輸出的電流中含有較多的諧波分量 ,又給交流進(jìn)線電感的選擇帶來了新的限制條件 本科生畢業(yè)論文 27 b）時鐘信號比較方式 圖 時鐘比較方式 此方法可避免器件開關(guān)頻率過低的情況發(fā)生，但其補償電流跟隨性能不固定 ，從波形上看，毛刺忽大忽小。 5) 閉環(huán)控制 ,穩(wěn)定性較強。 圖 時間加長后零序 0i 電流趨于穩(wěn)定 諧波電流檢測環(huán)節(jié)的設(shè)計 按照第二章本文所選定的基于瞬時無功理論的 qp ii ? 算法無需改進(jìn)，搭建諧波檢測模型，如圖 所示。但在 C相上加了一個單項不控整流橋，導(dǎo)致 C相電流和 A相與 B相電流不在一致，由圖形可以看出 C相在零線周圍的電流呈現(xiàn)逐漸變大的趨勢，并且隨著仿真時間的延長最后趨于穩(wěn)定圖如 54所示，而 C相多出的這部分電流只有從零線上流過。 3) 不需要載波 ,輸出電流中不含有特定頻率的諧波分量。滯環(huán)寬度 H對補償電流的跟隨性能有較大的影響，若環(huán)寬固定 ,誤差值也固定 ,但開關(guān)器件的幵關(guān)頻率卻有很大的變化 ,易引起開關(guān)噪聲。 若要保證 SAPF對補償電流的跟蹤控制能力，即能跟隨指令電流的變化率則需 : m axm in1 dtdiLdtdi caca ?? （ 313） 結(jié)合式以上 （ 312），（ 313） 兩式得 : m a x/31 dtdiUUL