混合型并聯有源電力濾波器設計

1、1混合型并聯有源電力濾波器混合型并聯有源電力濾波器設計設計2一 有源濾波器設計按照APF容量的定義有：S=3EI=3*220*I=10kVar得到電流：I15.15A先確定Uc:考慮器件的耐壓及裕量的要求取1000V。VEUmc4 .933220*2*333l直流側電容的選擇：負序電流和高次諧波電流在直流電容側造成的能量脈動，以及開關和APF的交流電感儲能造成的能量脈動，都需要直流側電容來緩沖。因此電容電壓的允許波動范圍影響電容量C的大小。補償負序電流時，直流電容儲存的電能波動最為明顯，因此主要考慮由于負序電流造成的能量脈動。 直流側電容C的選擇，可套用公式：參數確定4l式中Em是APF的輸出

2、相電壓幅值，Im是負序電流分量幅值，是直流電壓脈動量，是基波角頻率，Udc電容電壓?，F假設負載輸出電流為15A，負序電流為輸出電流的50%，直流側電容Udc=1000 V，允許脈動1%，則參數確定FC15761000*50*2*01. 0*215*2*5 . 0*220*2*32l實際取1600uF.5lL確定：,94*maxtciLUcc參數確定開關器件選擇：主要考慮兩個方面：(1)耐壓要求：主要考慮IGBT上浪涌電壓不應超過IGBT集電極C和發(fā)射極E的額定電壓；(2)電流要求：集電極電流I電流必須處在IGBT開關安全工作區(qū)以內。電壓取1.5倍的裕量，選用Fairchild公司的FGL40N

3、150D型IGBT，其主要參數為最高耐壓1500 V，額定電流40 A6APF框圖7二 電流跟蹤控制技術l采用恒頻拋物線法設定開關頻率為設定開關頻率為20k,20k,根據恒頻拋物根據恒頻拋物線法：法：mnpmAmuUULTA,438. 8)96. 2*2/(50*1000)(28拋物線法PSIM模型9實際電流比較波形：10三 控制策略 采用直接電源電流控制，不檢測諧波的雙閉環(huán)方式。因為實際的諧波及無功電流檢測或基波有功電流檢測不但不能提高諧波和無功電流的補償精度，反而會使APF產生諧波及無功電流補償誤差。11電壓外環(huán)框圖l電流環(huán)的等效傳遞函數為1.電壓外環(huán)用于保持直流側電容電壓的恒定。電壓外環(huán)

4、傳遞函數如下：maxmax,*23ismdcsuIKiUUKd12PI調節(jié)器設計l按照典型2系統設計調節(jié)器為PI型調節(jié)器，帶一個0.01s的慣性環(huán)節(jié)濾波。典型II系統為：CsKKsWsTssKdiVRIIIIII)() 1() 1(2調節(jié)器為：13PI調節(jié)器設計l按典型設計有：05. 05LPFPIT111. 401. 0*467. 0*1*1*251600*325322uTKKCKLPFdiPI則有電壓調節(jié)器：) 101. 0() 105. 0(111. 4)(ssssWVR) 101. 0(05. 0) 105. 0(206. 0)(ssssWVR或14PSIM中模型15三相解耦電流控制：

5、l在三相三線系統中，三相電流之間存在禍合關系而相互影響，因此拋物線法電流控制技術不能原封不動的移植到三相三線系統中，需要研究和探討拋物線法電流控制技術在三相三線變換器中的解耦控制。本文采用虛擬零序電流解耦控制。l設三相系統對稱，三相三線系統可以表示成三相四線系統和零序之和。16解耦可得虛擬的三相四線系統電路方程17解耦18三 無源濾波器設計l使用三組LC二階調諧濾波器，分別濾去5、7、11次諧波電流l第n次諧波頻率的濾波器l調諧銳度應有如下關系l確定方法：(1) 先根據補償容量及經濟因素確定電容C(2) 根據諧波頻率確定L(3) 根據Q值確定RCnLnss1fnrfnrRLCRQ119無源濾波

6、器l 參數l類型R（）L（mH）C(uF)Ql5次濾波器0.37.64 53.07840l7次濾波器0.35.46 37.91340l11次濾波器0.33.47 24.1274020四 混合方式21五 仿真結果l（1）單獨使用無源濾波器進行補償22單獨使用無源lL10uH時補償后電流FFT分析23lL200uH時補償后電流FFT分析可見電源阻抗會影響補償效果，電源阻抗大剛補償效果好。因為可見電源阻抗會影響補償效果，電源阻抗大剛補償效果好。因為LCLC濾波實濾波實為電壓源型濾波器，對諧波電壓形成一個低阻通道，而非電流。對電源阻為電壓源型濾波器，對諧波電壓形成一個低阻通道，而非電流。對電源阻抗小的

7、諧波電流補償作用有限?？剐〉闹C波電流補償作用有限。24（2）單獨使用APF25FFT26APF輸出電流RMS與單獨使用無源與單獨使用無源LCLC裝置相比，基波含量明顯增加。說明裝置相比，基波含量明顯增加。說明本設計本設計單獨使用單獨使用APFAPF比單獨使用無源裝置效果好。比單獨使用無源裝置效果好。27（3）混合使用分析28FFT29混合使用APF輸出電流RMS值輸出電流明顯小于單獨使輸出電流明顯小于單獨使用用APFAPF30六 結論l無源濾波裝置在電源阻抗很小時幾乎不起作用，在電源阻抗較大時才起作用。這是因為無源濾波器本為電壓源型器件，對諧波電壓形成低阻抗通道而不是諧波電流，當諧波電流經過電源阻形成諧波電壓時才會起到一定作用。l單獨使用APF比單獨使用無源濾波裝置效果好，這是因為無源濾波裝置只是對特定的諧波次數形成低阻通道。l混合使用APF和無源濾波裝置，比單使用APF，電源電流中的5、7、11次諧波可以得到