【正文】 /31 dtdiUUL camDC ??????? ?? （ 314） 計算maxdtdica? 的經(jīng)驗公式為 ? ? m a xm a x20~10 ?? ? caca ifdtdi （ 315） 當(dāng) ?cai 只含諧波電流時 ?? ?caca Ii （ 316） 當(dāng) ?cai 只含諧波與無功電流時 ?? ?caca Ii （ 317） ?cai 為所補償電流的有效值，即非線性負載諧波或無功電流的有效值，可見 maxL 的取值取決于負載。 FKU IC DC ?? 61 0 ?? （ 310） 式中 : 0I 為變流器的額定電流 , 1? 為逆變器輸出電壓的基波角頻率 , DCU 為額定狀態(tài)下的直流側(cè)電容總壓 ,K為直流側(cè)電容電壓的波動系數(shù) (正常運行狀態(tài)下 )，取值為 。而在實際應(yīng)用中，要留有一定的欲度，直流電容的額定電壓值要高于系統(tǒng)運行時的實際電壓值。 dtdim a?? （ 33） 式中 :?ai 為 A相指令電流信號 由 （ 32） 可知，當(dāng)滯環(huán)寬度 HB固定時，調(diào)制頻率 swf 的取值范圍由電容電壓 dcU 和指令電流斜率 m的變化來確定。當(dāng)有源電力濾波器只補償負載電流中諧波成分時，則 有 lhc II ? ，此時，裝置容量 AS 取決于負載電流中諧波電流所占的比例。但從控制的角度來說，由于零線電流在兩個電容上可能引起電壓不平衡的情況，所以控制電路要比四相變流器的控制電路復(fù)雜一些。產(chǎn)生的零線補償電流 cNi 與負載零線電流 lNi 相抵消，使得電源側(cè)零線電流為零。 三相四線制系統(tǒng) APF主電路形式和結(jié)構(gòu)選擇設(shè)計 三相四線制系統(tǒng)中由于零線的存在，使系統(tǒng)中 APF 主電路及控制電路的構(gòu)成與三相三線制 系統(tǒng)有所不同。 qp? 法、 qp ii ? 法和 dq法都可推廣到三相四線系統(tǒng)。由于 0I 在補償之列，在 0???? 正交坐標(biāo)系中可以把， 0I 去掉，而不影響算法的正確性。 （ 5）對于三相四線制和單相電路中的無功電流檢測，都可以先轉(zhuǎn)換為三相三線，然后重復(fù)上述步驟完成無功電流的檢測。由于采用了低通濾波器 (LPF)求取 p 、 q 故當(dāng)被檢測電流發(fā)生變化時，需經(jīng)一定延遲時間才能得到準(zhǔn)確的 p 、 q ，從而使檢測結(jié)果有 — 定延時。于是，由 p 、 q 即可計算出被檢測電流 ai 、 bi 、 ci 的基波分量 afi 、 bfi 、 cfi 。即： ???????qpieqiep （ 25） 聯(lián)立以上幾式，并用矩陣表示三相瞬時有功功率 p 和瞬時無功功率 q： 本科生畢業(yè)論文 14 ??????????????????? ???????? ???????? iiCiieeeeqp pq （ 26） 其中 ， ???????? ???? eeeeCpq。的 ??兩相繞組，此時若建立的旋轉(zhuǎn)磁場與 abc 三相繞組是等效的，則可用 ??兩相繞組代替 abc三相繞組。因此，研究無功及諧波電流的實時檢測及控制方法具有 非常重要的意義。本文一切為了應(yīng)用，因此在理論分析時注重與實際的結(jié)合：在系統(tǒng)實現(xiàn)時，盡量使用現(xiàn)有的成熟技術(shù)和模塊。 1993年才見到試驗性的工業(yè)應(yīng)用試驗。 2)諧波檢測的方法 諧波的檢測方法有負載電流檢測法、電源電流檢測法和電源電壓檢測法。由于零序電流的存在，諧波與無功補償要比在三相三線系統(tǒng)中復(fù)雜的多．所以關(guān)于三相四線系統(tǒng)有源電力濾波器的研究仍在繼續(xù)。但受當(dāng)時半導(dǎo)體器件發(fā)展水 平的影響，它只處于實驗室階段。 (4)正常情況下，即使補償對象電流過大，有源電力濾波器裝置也不會發(fā) 生過載。 雖然無源濾波器具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、技術(shù)成熟等優(yōu)點，但它也存在以下缺點： (1)如果系統(tǒng)中諧波電流超量，濾波器將過載。一是設(shè)計諧波補償裝置，對電力系統(tǒng)中非線性負載產(chǎn)生的諧波進行補償。 2)使公用電網(wǎng)中的設(shè)備產(chǎn)生附加的諧波損耗，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的使用效率，增加電網(wǎng)的線損。雖然他們數(shù)量不多，但它們?nèi)萘枯^大，它們產(chǎn)生的諧波成份十分豐富，對電網(wǎng)的危害極大。如何改善電能質(zhì)量， 對供電系統(tǒng)的諧波與無功進行補償，一直是人們研究的重要課題。在三相四線制電力系統(tǒng)中除了無功和諧波需要治理，負載不平衡問題也變得日益突出，因此，本文研究與設(shè)計適用于三相四線制下的 SAPF來解決這些問題。對 SAPF 和所要補償?shù)南到y(tǒng)進行了整體仿真，結(jié)果證明在所選參數(shù)下，能夠?qū)ζ胶夂筒黄胶夥蔷€性負載所帶來的諧波有很好的動態(tài)補償效果，對不平衡負載有很好的平衡 作用；進而也說明檢測方法正確，控制策略得當(dāng)。其產(chǎn)生的諧波日益嚴重，引起了世界各國對諧波及其抑制的重視。 (5)各種民用電力電子設(shè)備。 (2)在信號干擾方面： 1)諧波通過電磁感應(yīng)和傳導(dǎo)耦合等方式對鄰近的電力電子設(shè)備和通訊系統(tǒng) 本科生畢業(yè)論文 6 產(chǎn)生干擾．嚴重時還會導(dǎo)致設(shè)備無法正常運行。如：有源功率因數(shù)校正技術(shù) (SPFC)，各種 PWM整流技術(shù)等。特別是在一個復(fù)雜的電力系統(tǒng)中，這兩個參數(shù)的變化規(guī)律很難精確預(yù)知，因此一個實際的濾波器要滿足要求的諧波衰減是很困難的。 根據(jù) APF與被補償系統(tǒng)的連接方式不同， APF可分為：串聯(lián)型有源電力濾波 器 (Series APF如圖 12 a)，并聯(lián)型有源電力濾波器 (Shunt APF如圖 12 b)和串并聯(lián)型 (又稱為統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器 UPQC如圖 12 c)。 80年代后期，許多有源電力濾波器的商業(yè)發(fā)展計劃完成并投入了實踐。 有源電力濾波器的應(yīng)用 本科生畢業(yè)論文 10 有源電力濾波技術(shù)在日本、美國、德國等工業(yè)發(fā)達國家的發(fā)展和應(yīng)用較為成 熟。同時，應(yīng)用電源電壓檢測的比率也在增加，檢測電壓的目的是在于補償電網(wǎng)電壓閃變。尤其最近幾年，將智能控制、最優(yōu)控制理論應(yīng)用于有源濾波器的各個環(huán)節(jié)的事例都取得了不錯的效果。 工作的主要任務(wù)： （ 1）理解瞬時無功功率理論的 主要內(nèi)容，并確立在此基礎(chǔ)上的檢測諧波的方法。需要說明的是，以上各種方法都是在三相三線制系統(tǒng)中建立的。 記 ae 、 be 、 ce 為三相電壓， ciii ba 、 為三相電流。 ?????????????????qqcqbqaqiiCiii??23 （ 211） ?????????????????ppcpbpapiiCiii??23 （ 212） 式中， TCC 3223 ? ，由上可以推得： a 相瞬時無功電流 Aqeeicbaq )( ?? （ 213） b 相瞬時無功電流 Aqeeiacbq )( ?? （ 214） c 相瞬時無功電流 Aqeeibacq )( ?? （ 215） a 相瞬時有功電流 Apeiaap 3? （ 216） b 相瞬時有功電流 Apeibbp 3? （ 217） c 相瞬時有功電流 Apei ccp 3? （ 218） 式中：)(2)()(A222222cbcabacbaaccbbaeeeeeeeeeeeeeee???????????? ）（ （ 219） 6）、 abc各相的瞬時電壓和和瞬時無功電流的乘積為該相的瞬時無功功率cba qqq 、 ，瞬時電壓和瞬時有功電流的乘積作為該相的瞬時有功功率cba ppp 、 ： a 相瞬時無功功率 Aqeeeieqcbaaqaa )( ???? （ 220） 本科生畢業(yè)論文 16 b 相瞬時無功功率 Aqeeeieqacbbqbb )( ???? （ 221） c 相瞬時無功功率 Aqeeeieqbaccqcc )( ???? （ 222） a 相瞬時有功功率 Apeiepaapaa 23??? （ 223） b 相瞬時有功功率 Apeiepbbpbb 23??? （ 224） c 相瞬時有功功率 Apeiepccpcc 23??? （ 225） 2. 1. 3 坐標(biāo)變換 在各種無功電流檢測法中，基于瞬時無功功率理論和 qp ii ? 變換的無功電流檢測方法因其具有良好的檢測精度和響應(yīng)速度且能夠同時檢測諧波電流和無功電流，從而得到廣泛的應(yīng)用。 C 3 2C 3 2C p qC 2 3C 175。 本科生畢業(yè)論文 18 P L LS i n c o sC 3 2 C p qC 2 3C 175。 ????????????????????qppqcfbfafiiCCiii123 （ 233） 將 afi 、 bfi 、 cfi 與 ai 、 bi 、ci相減，便可求得 ai 、 bi 、ci的諧波分量 ahi 、 bhi 、 chi 。由于在 CLARKE變換中，系統(tǒng) 0I 被處理掉，這里 hI 只有諧波正序和諧波負序分量。 在電源電壓畸變的情況下， qp? 運算方式中 ,p 、 q 不僅有基波電壓電流相作用的成分，而且還含有高次電壓和電流相作用的成分 ,因此將 p 、 q 反變換后得到的電流不僅包含基波電流，還包含諧波電流，故 qp? 運算方式不能準(zhǔn)確檢測出諧波的大小。三相四線制 APF 的拓撲雖然早在 80 年代就有了介紹，但在實際系統(tǒng)中的應(yīng)用仍然處于研究階段，還有許多問題需要研究和解決。主電路直流側(cè)電容上的電壓控制也可仿照三相三線制系統(tǒng)直流側(cè)電壓控制的方法進行。系統(tǒng)的一些參數(shù)的選擇及設(shè)計是相互聯(lián)系、相互制約的 ,不能由一個簡單的目標(biāo)函數(shù)直接求得 ,要重點考慮主要參數(shù)的極限值 ,結(jié)合約束條件進行合理選擇。 綜合考慮上述因素，本課題樣機確定容量為 kVASA 15? 。電容電壓也不宜選的過高，過高的電容電壓雖然能夠產(chǎn)生較高的 dtdi ，雖然能改善補償效果，但它也能使有源濾波器產(chǎn)生的紋波增大。在三相逆變中，電容起電壓支撐的作用，作為直流電源為逆變提 供能量，還可以濾除整流產(chǎn)生的部分紋波。 3. 2. 5 交流進線電感選擇準(zhǔn)則和參數(shù)選擇 SAPF通過電抗器向系統(tǒng)注入或吸收電流，因此電抗器的大小決定了變流器所能流過的最大電流值，影響了有源電力濾波器的補償效果。 電流跟蹤控制電路 對諧波電流進行補償時，則需產(chǎn)生與諧波電流大小相等方向相反的的補償電流。 三角波比較方式 圖 35 三角波比較方式 此方法是基于 ci? 最小來設(shè)計的。 本科生畢業(yè)論文 28 第四章 仿真 三相四線制不平衡負載的諧波源設(shè)計 本文建立的是 220V的三相四線制電網(wǎng)系統(tǒng)，可以利用電力系統(tǒng)工具包的交流電壓源模塊，在這個模塊里可以設(shè)定交流電壓的幅值、頻率、相角參數(shù)，通過設(shè)置這些參數(shù)可以構(gòu)造出三相四線制電網(wǎng)電壓。在 Simulink 工具箱中，提供了大量的數(shù)學(xué)運算模塊，可以方便對采入的各種信號進行運算，這其中的 32C ， 23C 和 C 子模塊就可以由這些數(shù)學(xué)模塊來實現(xiàn)。 其仿真結(jié)果圖如