【正文】 粟老師具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和扎實(shí)的理論功底，知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度給我留下了極為深刻的印象，將是我一生學(xué)習(xí)的楷模。三相 APF 由檢測(cè)電流電阻、濾波電感、二級(jí)管、功率開關(guān)、電解電容和假負(fù)載電阻組成。在電力電子技術(shù)方面，由于實(shí)際試驗(yàn)可能會(huì)造成元件或試驗(yàn)設(shè)備的燒毀，尤其在高壓電力系統(tǒng)中去進(jìn)行試驗(yàn)，甚至發(fā)生更嚴(yán)重的事故。 并聯(lián)型三相四線制有源電力濾波器滯環(huán)電路設(shè)計(jì) 第 21 頁 共 28 頁 滯 環(huán) 比較 電 器P S W 脈 沖 發(fā)生 器1S2SH Lci zi ci? 圖 滯環(huán)電流控制的原理框圖 三相四線制 APF 主電路分析 和三相三線制電路相比，三相四線制電路零線中有電流流過。取 zi 與 ci 的代數(shù)差 Δ ci 輸入到如圖 。有源電力濾波器中使用的滯環(huán)跟蹤控制有滯環(huán)電流控制和滯環(huán)電壓控制。它與其他用三角波作為載波的 PWM控制方式不同，不 是將指令信號(hào) *ci 與三角波比較，而是將調(diào)制后的電流實(shí)際值 ci 與參考值 *ci 之間的偏差 Δci 經(jīng)過放大與高頻的三角調(diào)制波進(jìn)行實(shí)時(shí)比較，得到它們的交點(diǎn)作為變流器開關(guān)動(dòng)作的依據(jù)?？傮w說來，有源電力濾波器的控制模式可以分為三大類：對(duì)系統(tǒng)電源側(cè)電壓、電流進(jìn)行控制；對(duì)系統(tǒng)負(fù)載側(cè)電壓、電流進(jìn)行控制；對(duì)系統(tǒng)電源和負(fù)載側(cè)電壓、電流同時(shí)進(jìn)行控制。該方法的缺點(diǎn) 是，要計(jì)算出有功電流，必須對(duì)上一個(gè)電源周期的電壓、電流進(jìn)行積分運(yùn)算，再加上其他運(yùn)算電路所需要的時(shí)間，因此該方法檢測(cè)出的廣義無功電流瞬時(shí)值至少有一個(gè)周期以上的時(shí)間延遲。從以上定義可以看出，瞬時(shí)無功功率理論中的概念，在形式上和傳統(tǒng)理論非常相似，可以看成傳統(tǒng)理論的推廣和延伸。 1983年， Akgai等人提出了 αβ坐標(biāo)系下的瞬時(shí)無功功率理論，其基本思路是 :將 abc三相系統(tǒng)電壓、電流轉(zhuǎn)換成 αβ坐標(biāo)系下的矢量，將電壓、電流矢量的點(diǎn)積定義為瞬時(shí)實(shí)電功率，電壓、電流矢量的矢量積定義為瞬時(shí)虛電功率，并由此導(dǎo)出瞬時(shí)無功電流和瞬時(shí)無功功率。由于有源電力濾波器中的可控功率元件開關(guān)頻率需要高于被補(bǔ)償?shù)淖罡叽沃C波頻率的 2倍以上，控制可控功率元件開關(guān)狀態(tài)的信號(hào)是脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，因此有源電力濾波器的控制策略主要是如何實(shí)現(xiàn)脈沖寬度調(diào)制。兩者相互彌補(bǔ)不足，達(dá)到降低成本，提高效率的目的。 串聯(lián)型有源電力濾波器 串聯(lián)型電力有源濾波器具有多種結(jié)構(gòu)形式 ，這里將詳細(xì)介紹一種具有很好應(yīng)用前景的基于基波磁通補(bǔ)償?shù)拇?lián)型有源濾波器。它主要由補(bǔ)償電流檢測(cè)回路、控制驅(qū)動(dòng)回路以及由電力電子器件和電容或電感構(gòu)成的主回路組成。本文也主要對(duì)基于瞬時(shí)無功功率理論的電流檢測(cè)法作深入討論。但它并不僅僅是作為 逆變器而工作的，如在電網(wǎng)向電力 并聯(lián)型三相四線制有源電力濾波器滯環(huán)電路設(shè)計(jì) 第 7 頁 共 28 頁 有源濾波器直流側(cè)儲(chǔ)能元件充電時(shí)，它就作為整流器工作。 （ 4）根據(jù)接入系統(tǒng)的不同，可以分為單相電力有源濾波器和三相電力有源濾波器。串聯(lián)型電力有源濾波器中流過的是正常負(fù)載電流，損耗較大 。 （ 2） 可同時(shí)對(duì)諧波和無功功率進(jìn)行補(bǔ)償，且補(bǔ)償無功功率大小可做到連續(xù)調(diào)節(jié)； （ 3）補(bǔ)償無功功率時(shí)不需要儲(chǔ)能元件，補(bǔ)償諧波時(shí)所需要儲(chǔ)能元件容量也不大 。若被補(bǔ)償?shù)呢?fù)荷為急劇波動(dòng)的干擾性負(fù)荷時(shí)，常用的 SVC 因固有的時(shí)間延遲使其響應(yīng)不夠快。滯環(huán)電流控制是一種簡單的 bangbang 控制，它集電流控制與 PWM 于一體，滯環(huán)控制 技術(shù)給定一個(gè)允許誤差帶，只要高次諧波的大小超過這個(gè)容差帶，變流器開關(guān)就動(dòng)作。 （ 1） 三角波電流控制。從發(fā)表的文章看，以理論研究和實(shí)驗(yàn)為主，這些研究有的已達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。這樣受諧波影響的用戶既從系統(tǒng)吸收基波功率又從諧波源吸收無用的諧波功率，其后果是諧波源負(fù)荷用戶少付電費(fèi)而受害的用戶反要多付電費(fèi)。 尤其是一些衰減時(shí)間較長的暫態(tài)過程。是因?yàn)橹C波電流在導(dǎo)線上的發(fā)熱比均方根電流造成的預(yù)期以發(fā)熱為高。 混合型有源電力濾波器 ....................................... 10 各種有源電力濾波器的控制方法 ............................... 11 第 3 章 瞬時(shí)無功功率理論及諧波無功電流檢測(cè)方法 .................... 13 瞬時(shí)無功功率理論概述 ...................................... 13 其他諧波及無功電流檢測(cè)方法 ................................. 16 并聯(lián)型三相四線制有源電力濾波器滯環(huán)電路設(shè)計(jì) 1 帶通 (帶阻 )濾波器檢測(cè)法 ................................ 16 2 快速傅里葉變換法（ FFT） ............................... 16 3 同步檢測(cè)法 ............................................ 16 第 4 章 并聯(lián)型三相四線制有源電力濾波器的控制方法研究 ................ 18 三角載波電流控制 ........................................... 18 滯環(huán)跟蹤控制 ............................................... 19 三相四線制 APF 主電路分析 ................................... 21 第 5 章 并聯(lián)型有源電力濾波器仿真分析 ................................ 23 并聯(lián)型有源電力濾波器的仿真電路 ............................. 23 仿真分析 ................................................... 23 仿真總結(jié) ................................................... 24 并聯(lián)型三相四線制有源電力濾波器滯環(huán)電路設(shè)計(jì) 第 1 頁 共 32 頁 第 1 章 緒論 電力系統(tǒng)諧波 電力系統(tǒng)諧波概述 一個(gè)理想的電力系統(tǒng)是以單一恒定頻率與規(guī)定幅值的穩(wěn)定電壓供電的。 并聯(lián)型三相四線制有源電力濾波器滯環(huán)電路設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 并聯(lián)型三相四線制有源電力濾波器滯環(huán)電路設(shè)計(jì) 摘要 隨著電力電子裝置及其它非線性負(fù)載的廣泛應(yīng)用，電網(wǎng)中的諧波和無功污染日趨嚴(yán)重，對(duì)電力系統(tǒng)和用戶造成了一系列危害。但實(shí)際上，由于近年來隨著科學(xué)技術(shù)的不斷 發(fā)展，在電力系統(tǒng)中大功率換流設(shè)備和調(diào)壓裝置的利用、高壓直流輸電的應(yīng)用、大量非線性負(fù)荷的出現(xiàn)以及供電系統(tǒng)本身存在的非線性元件等使得系統(tǒng)中的電壓波形畸變?cè)絹碓絿?yán)重，對(duì)電力系統(tǒng)造成了很大的危害，如：使供電系統(tǒng)中的元件損耗增大、降低用電設(shè)備的使用壽命、干擾通訊系統(tǒng)等。這是由于集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)造成的。各種類型 繼電器在波形畸變下運(yùn)行性能都不盡相同，不同制造廠生產(chǎn)的相同形式的繼電器對(duì)同樣的畸變的反應(yīng)也不相同。 有源電力濾波器 及其控制方法 的發(fā)展趨勢(shì)與研究現(xiàn)狀 有源電力濾波器的發(fā)展歷程 發(fā)展有源電力濾波器的思想早在 1967 年就被提出。目前的關(guān)鍵是加快電力有源濾波器在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用，提高實(shí)際應(yīng)用水平。三角波電流控制技術(shù)是一種傳統(tǒng)的脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，是最早在脈沖寬度調(diào)制技術(shù)中得到應(yīng)用的方法之一，也是最簡單的一種有源電力濾波器控制方法。 電力有源濾波器簡介 為解決電力電子裝置和其他諧波源的諧波污染問題，基本思路有兩條 :一條是裝設(shè)諧波補(bǔ)償裝置，這對(duì)各種諧波源都適用 。上面所說的兩種補(bǔ)償裝置都離不開大容量的儲(chǔ)能元件，這是由于電感和電容儲(chǔ)存和交換電能的特點(diǎn)向系統(tǒng)提供無功功率的補(bǔ)償容量決定的，因此，其容量的大小應(yīng) 并聯(lián)型三相四線制有源電力濾波器滯環(huán)電路設(shè)計(jì) 第 5 頁 共 28 頁 不少于所補(bǔ)償?shù)臒o功功率。 （ 4）即使補(bǔ)償對(duì)象電流過大，電力 有源濾波器也不會(huì)發(fā)生過載，并能正常發(fā)揮補(bǔ)償作用 。并且串聯(lián)型電力有源濾波器的投切、故障后的退出及各種保護(hù)也比并聯(lián)型電力有源濾波器復(fù)雜，因此使用范圍受到很大的限制。后者又可以分為用于三相三線制電路的電力有源濾波器和用于三相四線制電路的電力有源濾波器。也就是說，它既工作于逆變狀態(tài)，也工作于整流狀態(tài)，且兩種工作狀態(tài)無法嚴(yán)格區(qū)分。 常用的補(bǔ)償電流的控制方法 電力有源濾波器要?jiǎng)討B(tài)補(bǔ)償負(fù)載中的諧波和無功電流，其電流波形可能復(fù)雜、變化速度快且有很大 的隨機(jī)性。 設(shè)非線性負(fù)荷產(chǎn)生的周期性非正弦電流為 ()Lit，將其分解為基頻有功電流()lpit、基頻無功電流 ()lqit， 諧波電流 ()lhit 其中 ()Lit= ()lpit+ ()lqit+ ()lhit （ 21） 又由圖 可得： ()sit= ()Lit+ ()cit （ 22） 假設(shè)： ()cit= ()lpit ()Lit=[ ()lqit+ ()lhit] （ 23） 則系統(tǒng)僅需向負(fù)載提供基頻有功電流，即 ()sit= ()lpit （ 24） 并聯(lián)型三相四線制有源電力濾波器滯環(huán)電路設(shè)計(jì) 第 9 頁 共 28 頁 圖 并聯(lián)電流型電力有源濾波器的基本結(jié)構(gòu) 圖 中各部分的功能如下： （ 1） 補(bǔ)償電流檢測(cè)回路主要是完成諧波和無功 電流的檢測(cè)，是實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)。 基于基波磁通補(bǔ)償?shù)拇?lián)有源濾波器只需檢測(cè)電網(wǎng)電流的基波，并跟蹤產(chǎn)生基波補(bǔ)償電流，在滿足補(bǔ)償條件下，將串聯(lián)變壓器鐵心中基波主磁通補(bǔ)償為零，從而實(shí)現(xiàn)串聯(lián)變壓器對(duì)電網(wǎng)基波電流呈低阻抗，而對(duì)諧波電流呈高阻抗，它可以 并聯(lián)型三相四線制有源電力濾波器滯環(huán)電路設(shè)計(jì) 第