【正文】 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。為解決電網(wǎng)電壓不平衡對pq算法的影響。最后對三相四線并聯(lián)型有源電力濾波器進(jìn)行設(shè)計(jì)。做到重點(diǎn)突出，不泛泛而談。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。（3）有源電力濾波器的各部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。第二章 三相電路諧波及無功電流的檢測 在有源電力濾波器等無功諧波電流動態(tài)補(bǔ)償裝置中，對無功及諧波電流的實(shí)時檢測中提出了很高的要求，如何準(zhǔn)確、實(shí)時地檢測出電網(wǎng)中瞬態(tài)變化的電壓電流信號是APF 等動態(tài)補(bǔ)償裝置進(jìn)行精確補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵。 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。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。的同步電機(jī)定子三相繞組中通過時間上相差120176。的兩相平衡交流電通過定子空間上相差90176。 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。記、為三相電壓，為三相電流。 （21） （22） 式中， αβ坐標(biāo)系中的電壓、電流矢量如上圖中坐標(biāo)系下的電壓、電流矢量關(guān)系所示，電壓、電流矢量、可分別分解為坐標(biāo)軸上的、和、即可用以下兩個式子表示： （23）根據(jù)三相瞬時無功功率理論，對圖中的電壓、電流矢量關(guān)系進(jìn)行分析，就可以得到瞬時無功功率理論對有功電流、無功電流以及有功功率、無功功率的定義。即： （24）式中，2）、電壓矢量的模||和三相電路瞬時無功電流的乘積為三相電路瞬時無功功率q，||和三相電路瞬時有功電流的乘積為三相電路瞬時有功功率p。 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： （27） （28）3)、三相電路瞬時無功電流投影到軸上為相的瞬時無功電流，三相瞬時有功電流投影到軸上為相的瞬時有功電流： （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，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。 （211） （212）式中，由上可以推得：a相瞬時無功電流 （213）b相瞬時無功電流 （214）c相瞬時無功電流 （215）a相瞬時有功電流 （216）b相瞬時有功電流 （217）c相瞬時有功電流 （218）式中： （219）6）、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，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：a相瞬時無功功率 （220）b相瞬時無功功率 （221）c相瞬時無功功率 （222）a相瞬時有功功率 （223）b相瞬時有功功率 （224）c相瞬時有功功率 （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。 （226）其中 .反向變換——先將有功電流和無功電流通過變換為坐標(biāo)系下的電流，再通過變換為對應(yīng)的三相電流。電網(wǎng)電壓波形無畸變時， 為基波有功電流與電壓作用所產(chǎn)生，為基波無功電流與電壓作用所產(chǎn)生。將、與、相減，即可得、出的諧波分量、。 指令運(yùn)算法原理圖 （229）當(dāng) APF 同時用于補(bǔ)償諧波和無功時，就需要同時檢測出補(bǔ)償對象中的諧波和無功電流。這時，由 即可計(jì)算出被檢測電流、的基波有功分量、為： （230）將、與、相減，即可得出、的諧波分量和基波無功分量之和、。由于采用了低通濾波器(LPF)求取、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、從而使檢測結(jié)果有—定延時。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： （231）2．2．2 指令運(yùn)算方法指令運(yùn)算方法的原理如圖22所示。（2）將負(fù)載側(cè)的三相電流進(jìn)行CLARK坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)變?yōu)樽鴺?biāo)下的兩相坐標(biāo)，求出靜止兩相坐標(biāo)系對應(yīng)有功電流分量與無功電流分量。（4）最后將無功分量電流經(jīng)過 CLARK 逆變換得到相應(yīng)的三相坐標(biāo)的基波無功電流。 （232） 式中， 。 （233）將、與、相減，便可求得、的諧波分量、。根據(jù)補(bǔ)償目標(biāo)，負(fù)載電流的,和，都要補(bǔ)償?shù)簟? （234） （235） 在正交坐標(biāo)系中，根據(jù)式(2—3)，0軸對應(yīng)于系統(tǒng)的零序分量(包含基波零序分量)，而，映射到聲坐標(biāo)平面內(nèi)。經(jīng)過后面的減法，還會在指令電流中出現(xiàn)，式如下。由于在CLARKE變換中，系統(tǒng)被處理掉，這里只有諧波正序和諧波負(fù)序分量。通過選擇LPF合適的截止頻率，便可以濾掉。當(dāng)補(bǔ)償目標(biāo)為時，以上分析從理論上說明了在三相三線系統(tǒng)中廣為應(yīng)用的瞬時無功理論在三相四線系統(tǒng)中完全適用。 運(yùn)算方式和運(yùn)算方式的優(yōu)缺點(diǎn) 運(yùn)算方式和 運(yùn)算方式的優(yōu)缺點(diǎn)如下： 當(dāng)電源電壓無畸變或畸變可以忽略的情況下，運(yùn)算方式和運(yùn)算方式均能夠準(zhǔn)確地檢測出諧波電流。 在電源電壓畸變的情況下，運(yùn)算方式中,、 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、反變換后得到的電流不僅包含基波電流，還包含諧波電流，故運(yùn)算方式不能準(zhǔn)確檢測出諧波的大小。第三章 并聯(lián)型三相四線制補(bǔ)償電流發(fā)生電路方案選擇 補(bǔ)償電流發(fā)生電路由電流跟蹤控制電路、驅(qū)動電路和主電路三個部分構(gòu)成。在設(shè)計(jì)主電路時，首先需確定主電路的形式，之后確定選擇什么樣的主電路，電流跟蹤方式；再按所選的器件和電流跟蹤方式設(shè)計(jì)驅(qū)動電路，并設(shè)計(jì)整個裝置的各種保護(hù)電路。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 。三相四線制 APF的拓?fù)潆m然早在 80 年代就有了介紹，但在實(shí)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。 四相變流器結(jié)構(gòu)形式 在三相四線制系統(tǒng)中，APF 除了要對三相電源電流諧波進(jìn)行補(bǔ)償外，還要對零線電流進(jìn)行抑制，使三相電源電流對稱，消除零線電流。指令信號 由前面所述檢測法檢測出的系統(tǒng)零線電流反極性得到。采用四相變流器 APF 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(bǔ)償電流的產(chǎn)生和零線電流的補(bǔ)償可以看作是由各對橋臂獨(dú)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(bǔ)償，因此零線的補(bǔ)償效果較好。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(jìn)行。圖中，三相電源的零線與直流側(cè)兩個相同電容器中點(diǎn)相連，給零線電流提供通道。從結(jié)構(gòu)上看，三相變流器比四相變流器采用的開關(guān)管數(shù)目少。采用三相變流器由于所用器件少，因而更經(jīng)濟(jì)一些，所以本設(shè)計(jì)采用后一種方式，文中的設(shè)計(jì)和仿真分析均是針對三相變流器 APF 進(jìn)行的。系統(tǒng)的一些參數(shù)的選擇及設(shè)計(jì)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(diǎn)考慮主要參數(shù)的極限值,結(jié)合約束條件進(jìn)行合理選擇。 由電網(wǎng)電壓有效值，和補(bǔ)償電流有效值決定。而的大小與補(bǔ)償?shù)囊笠约柏?fù)載的容量大小均有關(guān)系。假如補(bǔ)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%，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。綜合考慮上述因素，本課題樣機(jī)確定容量為。例如，開關(guān)損耗過大。通過參考文獻(xiàn)，調(diào)制頻率與環(huán)寬的關(guān)系如下: （31） （32）上式中:HB為滯環(huán)寬度，為電容總電壓，L為交流進(jìn)線電感。由（33）式可以估算出系統(tǒng)調(diào)制頻率最高可達(dá)20KHZ。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，雖然能改善補(bǔ)償效果，但它也能使有源濾波器產(chǎn)生的紋波增大。再結(jié)合以下關(guān)系綜合考慮 則 n=1 時： （34） n=2 時： （35）式中: n為諧波次數(shù)，為基波角頻率，為交流進(jìn)線電感，基波電壓幅值，為n次諧波電流幅值。在本次的樣機(jī)實(shí)驗(yàn)條件下，為380V，須滿足，取為800V 。綜合考慮實(shí)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，通過串聯(lián)的兩個電容來實(shí)現(xiàn)。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。 電容C的選擇應(yīng)使電容電壓的紋波限