【文章內(nèi)容簡介】 頻率和大小發(fā)生的變化；（5）由于裝置本身能完成輸出限制，因此即使諧波含量增大也不會(huì)過載；（6）具備多種補(bǔ)償功能，可以對(duì)無功功率和負(fù)序進(jìn)行補(bǔ)償；（7）諧波補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)頻率變化的影響；（8）可以對(duì)多個(gè)諧波源進(jìn)行集中治理。使用模擬濾波器來實(shí)現(xiàn)諧波電壓檢測，即采用陷波器將基波電壓濾除，得到諧波分量，或采用帶通濾波器得出基波分量，再與被檢測電壓相減得到諧波分量。該檢測法的優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，輸出阻抗低，品質(zhì)因素易于控制。由于濾波器中心頻率固定，當(dāng)電網(wǎng)頻率波動(dòng)時(shí)，濾波效果會(huì)大大下降。此外濾波器的中心頻率對(duì)元件參數(shù)十分敏感，這樣要使濾波器得到理想的幅頻特性和相頻特性是很困難的，并且這種方法也不能同時(shí)分離出無功電壓和諧波電壓。當(dāng)電網(wǎng)頻率發(fā)生波動(dòng)時(shí)，不僅影響檢測精度，而且檢測出的諧波電壓中含較多的基波分量，大大增加了有源電力濾波器的容量和運(yùn)行損耗。這種方法多用于補(bǔ)償效果要求不高的場合，它已不能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)的需要。諧波測量不僅僅作為APF的一部分發(fā)展，它已經(jīng)成為諧波研究的一個(gè)重要分支，是諧波分析和諧波標(biāo)準(zhǔn)制定等研究方向的基礎(chǔ)，諧波檢測的快速性、準(zhǔn)確性直接影響到有源電力濾波器補(bǔ)償電路的跟蹤補(bǔ)償特性,因此對(duì)諧波電壓的檢測提出了很高的要求。因此提高精度與快速性，進(jìn)一步改進(jìn)檢測性能，以適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)的多變性，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、降低成本、提高可靠性，具有重要理論和實(shí)用意義本論文以傳統(tǒng)的有源電力濾波器的硬件結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，著重研究有源電力濾波器的諧波電流檢測方法分析它們的優(yōu)缺點(diǎn)，：第一部分討論了諧波的產(chǎn)生危害比較了有源濾波技術(shù)與無源濾波技術(shù)的優(yōu)劣，及其應(yīng)用前景；第二部分闡述了有源電力濾波器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，然后根據(jù)有源電力濾波器的主要結(jié)構(gòu)介紹了主電路和驅(qū)動(dòng)電路的工作原理第三部分介紹了max261的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用第四部分介紹了電壓檢測器的原理及機(jī)構(gòu)第五部分對(duì)電壓檢測器進(jìn)行了仿真研究第六部分對(duì)這篇論文進(jìn)行總結(jié)和展望。 第二章有源電力濾波器的工作原理與結(jié)構(gòu)[2426]。圖中es表示交流電源，負(fù)載為諧波源，它產(chǎn)生諧波并消耗無功。有源電力濾波器由兩大部分組成，即指令電流運(yùn)算電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路（由電流跟蹤控制電路、驅(qū)動(dòng)電路和主電路三個(gè)部分構(gòu)成）。其中，指令電流運(yùn)算電路的核心是檢測出補(bǔ)償對(duì)象電流中的諧波和無功等電流分量。補(bǔ)償電流發(fā)生電路的作用是根據(jù)指令電流運(yùn)算電路得出的補(bǔ)償電流的指令信號(hào)，產(chǎn)生實(shí)際的補(bǔ)償電流。主電路目前均采用PWM變流器。作為主電路的PWM變流器，在產(chǎn)生補(bǔ)償電流時(shí)，主要作為逆變器工作。：檢測補(bǔ)償對(duì)象的電壓和電流，經(jīng)指令電流運(yùn)算電路計(jì)算得出補(bǔ)償電流的指令信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)補(bǔ)償電流發(fā)生電路放大，得出補(bǔ)償電流，補(bǔ)償電流與負(fù)載電流中要補(bǔ)償?shù)闹C波及無功電流抵消，最終得到期望的電源電流。例如，當(dāng)需要補(bǔ)償負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流時(shí)，有源電力濾波器檢測出對(duì)象負(fù)載電流iL的諧波分量iLh，將其反極性后作為補(bǔ)償電流的指令信號(hào)iX，由補(bǔ)償電流發(fā)生電路產(chǎn)生的補(bǔ)償電流iC即與負(fù)載電流中諧波分量iLh大小相等、方向相反，因而兩者相互抵消，使得電源電流iS中只含基波，不含諧波。這樣就達(dá)到了抑制電源電流中諧波的目的。上述原理可以用如下的一組公式描述：iS=iL+iC（）iL=iLf+iLh（）iC=?iLh（）iS=iL+iC=iLf（）式中iLf表示負(fù)載電流的基波分量。如果要求有源電力濾波器在補(bǔ)償諧波的同時(shí)，補(bǔ)償負(fù)載的無功功率，則只要求在補(bǔ)償電流的指令信號(hào)中增加與負(fù)載電流基波無功分量反極性的成分即可。這樣，補(bǔ)償電流與負(fù)載電流中的諧波及無功成分相抵消，電源電流等于負(fù)載電流的基波有功分量。根據(jù)同樣的原理，有源電力濾波器還可以對(duì)不對(duì)稱三相電路的負(fù)序電流進(jìn)行補(bǔ)償。具體選擇有源電力濾波器時(shí)，電路結(jié)構(gòu)的選擇是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，因?yàn)椴煌臑V波器結(jié)構(gòu)適合不同的應(yīng)用目的和不同的功率范圍。主要包含有串聯(lián)型有源電力濾波器、并聯(lián)型有源電力濾波器以及混合型有源電力濾波器。本文的研究對(duì)象是并聯(lián)混合型有源電力濾波器。，PPF為無源電力濾波器單獨(dú)使用的串聯(lián)型有源電力濾波器如下圖所示。串聯(lián)型有源電力濾波器在此系統(tǒng)中相當(dāng)于一個(gè)電壓控制電壓源，跟蹤電源電壓中的諧波分量，產(chǎn)生與之相反的諧波電壓，使負(fù)載端交流側(cè)電壓為正弦波。串聯(lián)型有源電力濾波器系統(tǒng)一般采用電壓型逆變器，不包含任何電流控制環(huán)。由于其固有的一些缺陷，由于APF串聯(lián)在電路中，絕緣困難，維修也不方便；在正常工作時(shí)，注入變壓器流過所有負(fù)載電流，特別是在耦合變壓器的二次側(cè)，線路熱損（I2R）增加，濾波器結(jié)構(gòu)也會(huì)很龐大，因此，串聯(lián)型有源電力濾波器不如并聯(lián)型有源電力濾波器應(yīng)用廣泛。和并聯(lián)型有源電力濾波器相比，它的優(yōu)點(diǎn)是適合于抑制電壓諧波和平衡三相電壓。因此這類有源電力濾波器結(jié)構(gòu)常用于改善系統(tǒng)的供電電壓，為負(fù)載提供正弦形供電電壓。并聯(lián)型有源電力濾波器是工業(yè)應(yīng)用最多的一種濾波器結(jié)構(gòu)。單獨(dú)使用的并聯(lián)有源電力濾波器的單相圖如下圖所示，這種裝置相當(dāng)于一個(gè)諧波電流發(fā)生器，跟蹤負(fù)載電流中的諧波分量，產(chǎn)生與之相反的諧波電流，從而抵消線路中的諧波電流。通過不同的控制作用，可以對(duì)諧波、無功、不平衡分量等進(jìn)行補(bǔ)償。但是，由于電源電壓直接加在逆變橋上，對(duì)開關(guān)器件等級(jí)要求高，負(fù)載諧波電流含量高時(shí)，這種有源電力濾波器裝置的容量也必須很大，因?yàn)榧婢叽蟮难a(bǔ)償容量和寬的補(bǔ)償頻帶比較困難，所以它只適合于低電壓小容量的諧波補(bǔ)償。為解決高壓、大功率諧波補(bǔ)償問題，國外有人提出了采用多個(gè)有源電力濾波器級(jí)聯(lián)使用方法?？偟闹C波補(bǔ)償任務(wù)由多個(gè)有源電力濾波器單元平均分擔(dān)，或者不同頻次或頻段的諧波由不同的有源電力濾波器單元補(bǔ)償，其中，用于抑制低頻次諧波的有源電力濾波器可以采用開關(guān)頻率不高、功率水平較高的GTO，而用于抑制高頻次諧波的有源電力濾波器可以采用開關(guān)頻率較高、功率水平不高的IGBT。這種方法確實(shí)是解決有源電力濾波器大容量應(yīng)用問題的一種方法，但是，其控制系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜和繁瑣，而且成本很高，就目前來講，也是不符合我國國情的。高壓、大容量諧波補(bǔ)償?shù)内厔菔菍⒏鞣N電力濾波器混合使用，這些電力濾波器之間的混合使用情況主要有：串聯(lián)有源電力濾波器和無源電力濾波器的混合使用、并聯(lián)有源電力濾波器和無源電力濾波器的混合使用、串聯(lián)有源電力濾波器和并聯(lián)有源電力濾波器的混合使用。其具體的結(jié)構(gòu)形式主要包括：APF和PPF兩者并聯(lián)后再并聯(lián)接入電網(wǎng)、LC諧振注入式電路、有源電力濾波器和無源電力濾波器串聯(lián)后再和電網(wǎng)并聯(lián)、綜合串聯(lián)注入式以及APF和PPF串聯(lián)后再并聯(lián)接入電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式、串聯(lián)型有源電力濾波器和并聯(lián)型無源電力濾波器的混合使用、串聯(lián)型有源電力濾波器和并聯(lián)型有源電力濾波器的混合使用等等，它們的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)請(qǐng)參照文獻(xiàn)[18]。有源電力濾波器的主體是有源逆變器。對(duì)于有源電力濾波器來說，有源逆變器及其控制是至關(guān)重要的部分，有源逆變器可以分為兩種基本的類型，即電流型有源逆變器和電壓型有源逆變器。,其直流側(cè)采用電感作為貯能元件,在正常工作時(shí)流過電感的電流基本上保持不變,因此可以看作電流源,其優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)因?yàn)橹麟娐烽_關(guān)器件的直通而發(fā)生短路故障。但是，電流型逆變器直流側(cè)的大電感上始終有電流流過，該電流將在大電感