【正文】 (a) 濾波前的波形圖(b) 濾波后的波形圖(c) A 相基波有功電流波形及頻譜圖圖 截止頻率為 50 時(shí)的波形及頻譜圖Hz 低通濾波器截止頻率為 50 時(shí)，A 相基波有功電流總畸變率 THD=%。若直流分量含有高次分量，則得到的三相基波電流 、 、 不會(huì)是標(biāo)準(zhǔn)的基波正弦，從而直接影響afibfcfi到指令電流的精度。 補(bǔ)償后電網(wǎng)電流仿真波形與分析補(bǔ)償后，A 相電網(wǎng)電流波形及其頻譜圖如圖 所示，PWM 的開關(guān)頻率為10 。諧波電流檢測(cè)電路仿真見圖 ，三相/兩相、兩相/三相變換分別封裝成模塊接到檢測(cè)電路中，其內(nèi)部仿真模型分別如圖 、圖 所示。 圖 并聯(lián)型有源電力濾波器仿真圖 主電路的仿真有源電力濾波器的補(bǔ)償電流 是通過主電路直流側(cè)電容電壓和交流側(cè)電源ci電壓的差值作用于電感上產(chǎn)生的。MATLAB 語(yǔ) 言 及 其 SIMULINK 可 視 化 仿 真 平 臺(tái) 在 控 制 系 統(tǒng) 仿 真 中 應(yīng) 用 非 常 普 遍 。 檢 測(cè) 電 路 如 圖 所 示 。 它對(duì)直流和交流電流都能進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)的延遲小于 1us，因此是比較理想的電流檢測(cè)元件。 因 此 ， 必 須 要 維 持 電 容 電 壓 基 本 保 持 不 變 。*ci 0?t??tdtic*所以，以下考慮 時(shí)的情況， 0?t? (35)1cadcaiKUtL?式（358）在 時(shí)， 為零， 取最小值發(fā)生在 為 時(shí)刻，為滿0?tatic aK31足式（357） ，則有： (36)min3cdcUktL??即電感應(yīng)滿足： (37)dck?其次，電感的選擇必須保證補(bǔ)償電流超調(diào)不宜過大，若允許的最大電流誤差范圍為 ，則有：I? (38)Itdic???在 取最大值 的時(shí)刻，有：dtic0?t? (39)max23cdcdiUttItL?????所以有： (310)23dcfI??綜合式（360） 、 （363）可得電感的取值范圍為： (311)23dcdcULfIk? 直流側(cè)電壓計(jì)算和電容選取 有源電力濾波器正常工作時(shí)，實(shí)際補(bǔ)償電流在指令電流兩側(cè)呈鋸齒波狀跟隨其變化，對(duì)于 A 相，根據(jù)式（31a） ，當(dāng) 時(shí)，有源電力濾波器 A 相橋臂的*cai?上開關(guān)器件應(yīng)該導(dǎo)通，下開關(guān)器件應(yīng)該關(guān)斷，Ka 為 1/3 或 2/3。電 感 的 選 擇 必 須 滿 足 并 聯(lián) 型 有 源 電 力 濾 波 器 對(duì) 期 望 諧 波 電 流 的 跟 蹤 能 力 ，電 感 值 L越 大 ， 變 化 越 慢 ， 反 之 ， 則 變 化 越 快 。體積相應(yīng)小。當(dāng)?shù)陀隍?qū)動(dòng)控制電源（一般為15V）就會(huì)造成驅(qū)動(dòng)能力不夠，增加導(dǎo)通損耗。在靠近IGBT的絕緣基板上安裝了一個(gè)溫度傳感器，當(dāng)基板過熱時(shí)，IPM內(nèi)部控制電路將截止柵級(jí)驅(qū)動(dòng)，不響應(yīng)輸入控制信號(hào)；。驅(qū) 動(dòng) 欠 壓過 溫過 流短 路溫 度 檢 測(cè)CEVINoFGD圖 IPM 內(nèi)部結(jié)構(gòu)單元智能功率模塊（IPM）的優(yōu)點(diǎn)：。IPM 是采用微電子技術(shù)和先進(jìn)的制造工藝，把智能功率集成電路與微電子器件及外圍功率器件組裝成一體，它不僅把功率開關(guān)器件和驅(qū)動(dòng)電路集成在一起，而且還內(nèi)藏有過電壓，過電流和過熱等故障檢測(cè)電路。有源電力濾波器容量 (32)3ACSEI?E—相 電 壓 有 效 值 ； —補(bǔ) 償 電 流 有 效 值 。 主 電 路 的 工 作 情 況 是 由 主 電 路 中 6 組 開 關(guān) 器件 的 通 斷 組 合 所 決 定 的 。第三章 并聯(lián)型有源電力濾波器的設(shè)計(jì) 概述并聯(lián)型有源電力濾波器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 所示，圖中，負(fù)載為諧波源，采用三相橋式不可控整流器，其直流側(cè)為阻感性負(fù)載。 圖 三角波比較方式原理圖與滯環(huán)比較方式相比，該方式具有如下特點(diǎn)：（1）輸出電流所含諧波較少，但是含有與三角載波相同頻率的諧波；（2）器件的開關(guān)頻率固定，且等于三角載波的頻率，這要優(yōu)于滯環(huán)控制；（3）放大器的增益有限；（4）電流響應(yīng)比瞬時(shí)值比較方式慢；（5）跟隨誤差范圍不確定。 三角波比較方式圖 所示為三角波比較方式的原理圖。 圖 定時(shí)比較方式原理圖 這種方式不用滯環(huán)比較器，而是設(shè)置一個(gè)固定的時(shí)鐘，以固定的采樣周期對(duì)指令信號(hào)和被控制變量進(jìn)行采樣，并根據(jù)二者偏差的極性來控制逆變電路開關(guān)器件的通斷，使被控量跟蹤指令信號(hào)。反之，當(dāng)滯環(huán)寬度較小時(shí)，雖然跟隨誤差小，但是開關(guān)頻率較高，引起損耗增加。但誤差超過上、下限（由滯環(huán)寬度決定）時(shí)開關(guān)立即動(dòng)作，從而使實(shí)際電流始終保持在滯環(huán)帶內(nèi)，圍繞其參考滯環(huán)上下波動(dòng)。 滯環(huán)比較方式圖 所示為滯環(huán)比較方式的原理圖。 [6] 有源電力濾波器的控制方法有源電力濾波器要求補(bǔ)償電流發(fā)生電路產(chǎn)生的補(bǔ)償電流實(shí)時(shí)跟蹤指令電流信號(hào)的變化，因此電流控制電路通常采用跟蹤型 PWM 控制方式。 統(tǒng) 阻 抗 和 頻 率 發(fā) 生 波 動(dòng) 時(shí) ， 不 會(huì) 影 響 補(bǔ) 償 效 果 。在這種方式中，只要采用適當(dāng)?shù)目刂品椒ň涂梢赃_(dá)到多種補(bǔ)償?shù)哪康?，本文也主要是討論這種類型的濾波器。圖 三相電流型有源濾波器主電路圖 電壓型有源濾波器主電路 單獨(dú)使用的并聯(lián)型有源電力濾波器單 獨(dú) 使 用 的 并 聯(lián) 型 有 源 電 力 濾 波 器 系 統(tǒng) 構(gòu) 成 的 原 理 如 圖 所 示 。 電 壓 型 有 源 電 力濾 波 器 的 工 作 原 理 是 根 據(jù) 檢 測(cè) 信 號(hào) 產(chǎn) 生 PWM 輸 出 電 壓 ， 再 經(jīng) 交 流 側(cè) 電 抗 器 轉(zhuǎn) 換 成所 需 要 的 補(bǔ) 償 電 流 。圖 給出了有源電力濾波器的分類示意圖。 [5]1?由此可知，有源補(bǔ)償裝置實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是：諧波電流的檢測(cè)；適當(dāng)?shù)目刂品椒?；主電路的設(shè)計(jì)。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(cè)出補(bǔ)償對(duì)象負(fù)載電流 中的諧波成分 ,將其反LiLhi極性后作為補(bǔ)償電流的指令信號(hào) ，這樣由補(bǔ)償電流發(fā)生電路產(chǎn)生的補(bǔ)償電流*Ci與負(fù)載電流中的諧波分量 大小相等、方向相反，因而兩者互相抵消，使得ci Lh電源電流 中只含基波，不含諧波。其中，指令電流運(yùn)算電路的核心是檢測(cè)出補(bǔ)償對(duì)象中的諧波和無功等電流分量，因此有時(shí)也稱之為諧波和無功電流檢測(cè)電路。由上面的分析不難看出，瞬時(shí)無功功率理論包含了傳統(tǒng)的無功功率理論，比傳統(tǒng)無功功率理論由更大的適用范圍。當(dāng)三相電壓、電流為對(duì)稱正弦波時(shí)，設(shè) (237)sinameEt?? (238) (2/3)b?? (239)ict? (240)sn()amiI? (241)i2/3bt?? (242)()ciI??代入式(21)，得 (243)?????????????tEem??cosin2 (244)??????????????? ?????? sinsicos()in22 ttItIim式中， ， 。??定義(6) a、b、c各相的瞬時(shí)無功功率 、 、 (瞬時(shí)有功功率 、aqbcap、 )分別為該相瞬時(shí)電壓和瞬時(shí)無功電流(瞬時(shí)有功電流)的乘積，即bpc (231)Apeipapa23? (232)bb (233)eicpc2 (234)Apqcbaqa)(?? (235)Apeieqacbqb)(?? (236)bc從以上還可以看出 和 。 (210)cbaieiep?? (211)])()()[(31cbaaccb iq??定義(3) 、 相的瞬時(shí)無功電流 、 （瞬時(shí)有功電流 、 ）分別??qi??pi??為三相電路瞬時(shí)無功電流 （瞬時(shí)有功電流 ）在 、 軸上的投影，即:qip (212)peieipp 2cos??????? (213)iipep 2n???? (214)qeiiqeq 2s??????? (215)iiqeq 2co??? ??從上面定義得到如下性質(zhì)： （222ppii????16） （222qqii??17） （2??iiqp??18） （2??iiqp19）定義(4) 、 相的瞬時(shí)無功功率 、 （瞬時(shí)有功功率 、 ）分????p?別為 、 相瞬時(shí)電壓和 瞬 時(shí) 無 功 電 流 （ 瞬 時(shí) 有 功 電 流 ） 的 乘 積 ， 即? (220)peiepp2????? （2ip2???21） （2qeieqq2?????22） （2qeieqq2??????23）從中可以看出， ， 。ie??? 圖 — 坐標(biāo)系中的電壓、電流矢量 ??定義(2) 三相電路瞬時(shí)有功功率 （無功功率 ）為電壓矢量 的模和三pqe相電路瞬時(shí)有功電流 (三相電路瞬時(shí)無功電流 )的乘積。ei （23）e????? （24）iii?式中， 、 為矢量電壓和電流的模。赤木泰文最初提出的理論亦稱 理論，是以瞬時(shí)有功功率 和瞬時(shí)無功功率 的定義為基pqpq礎(chǔ)的。電力系統(tǒng)中非線性負(fù)載種類繁多，不同類型的有源電力濾波器對(duì)不同類型非線性負(fù)載的補(bǔ)償特性也不相同。隨著容量的逐步提高，其應(yīng)用范圍也從補(bǔ)償用戶自身的諧波向改善整個(gè)電力系統(tǒng)供電質(zhì)量的方向發(fā)展。它能對(duì)幅度和頻率都變化的諧波以及變化的無功進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響，是一種很有前途的諧波抑制方法。但是這種方法的主要缺點(diǎn)是，補(bǔ)償特性受電網(wǎng)阻抗和運(yùn)行狀態(tài)的影響，容易和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振，導(dǎo)致諧波放大，使 LC 濾波器過載甚至燒毀。 [4] 諧波的抑制 諧波抑制技術(shù)為抑制和消除電力電子裝置和其它諧波源的諧波，基本思路有兩種：一種是裝設(shè)諧波補(bǔ)償裝置來補(bǔ)償諧波，這對(duì)各種諧波源都是適用的；本文主要討論此類補(bǔ)償方式。 波 對(duì) 通 信 系 統(tǒng) 和 電 子 設(shè) 備 會(huì) 產(chǎn) 生 嚴(yán) 重 的 干 擾 。 波 影 響 了 各 種 電 氣 設(shè) 備 的 正 常 工 作 。 用 電 器 。 弧 爐 、 電 石 爐 。 [3] 諧波的產(chǎn)生和危害電 網(wǎng) 諧 波 來 源 于 三 個(gè) 方 面 ： 其 一 是 電 源 質(zhì) 量 不 高 產(chǎn) 生 諧 波 ； 其 二 是 輸 電 網(wǎng)產(chǎn) 生 的 諧 波 ； 其 三 是 用 電 設(shè) 備 產(chǎn) 生 的 諧 波 。對(duì)稱三相電路的基波本身也是正序的。1n 次諧波電流含有率以 HRIn 表示