變流電路諧波內(nèi)補償?shù)难芯?/h1>
摘要：高頻電力有源濾波器是一種新興的諧波及無功動態(tài)補償裝置。電力有源濾波器作為諧波發(fā)生器，加在變換器直流側(cè)，以抵消變換器產(chǎn)生的諧波，起到諧波內(nèi)補償的作用。同時，用有源濾波器取代電解電容，實現(xiàn)電解電容的“硅解。本文介紹其工作原理并做了相應(yīng)的PSPICE仿真。
本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/179860.htm關(guān)鍵詞：諧波補償電力有源濾波器硅解
1引言
隨著電力電子裝置的迅速發(fā)展，產(chǎn)生了兩方面的問題：一是電力電子變流電路產(chǎn)生的諧波干擾已成為電力系統(tǒng)之中諧波的主要來源，諧波造成的危害日益嚴重。二是電力電子系統(tǒng)中的無源元件，特別是電解電容在成本、體積和可靠性等方面無多大改進。由于諧波引起發(fā)熱危及電解電容的使用壽命，因此，電解電容成為電力電子系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)。
為了消除諧波的影響，近幾年國內(nèi)外進行了電壓型和電流型有源濾波器的研究，在電網(wǎng)交流側(cè)進行補償。在電力電子系統(tǒng)中帶負載的變換器是一個諧波源，引起直流側(cè)的電流和電壓的波動，若人為地在直流側(cè)再加一個反相位的諧波源，即可控有源濾波器就可使兩者諧波相互抵消，達到諧波內(nèi)補償?shù)淖饔?。用高頻有源濾波器取代電解電容是一種“硅解無源元件的辦法。這種新結(jié)構(gòu)既可使諧波不外傳，又可取消電解電容。
本文介紹電壓型逆變器用作直流側(cè)電力有源濾波器濾除諧波，同時取代電解電容的原理及方案。
2諧波補償原理
電壓型變換器在直流環(huán)節(jié)中的基本元件是電解電容，它可以吸收負載和電源產(chǎn)生的諧波。用電力有源濾波器替代電解電容，一方面“硅解電解電容，另一方面可以更好地實現(xiàn)諧波補償。
圖1為電壓型逆變器主電路圖。為簡化分析，電路采用直流電壓源供電。圖中UB為直流電壓源，RB、LB分別為電壓源內(nèi)部電阻和電感。虛線框內(nèi)為取代電解電容的電力有源濾波器。
負載為感性時，逆變器輸入電流包括兩部分：直流量id.dc和紋波id.ac即：
id=id.dc＋id.ac(1)
為補償諧波電流id.ac，要求電力有源濾波器輸入電流ig與id.ac大小相等方向相反，即：
ig=－id.ac(2)
這時直流電壓源輸出電流為：
i=id＋ig=id.dc(3)
直流電壓源輸出電流等于逆變器輸入電流的直流分量。
圖1用有源濾波器替代電解電容的單相逆變器
電力有源濾波器為單相電流型，開關(guān)器件S1－S4采用功率MOSFET，其工作頻率高，響應(yīng)速度快。LF為有源濾波器直流側(cè)儲能元件，C為解調(diào)交流電容。
電抗器LF中的電流if經(jīng)開關(guān)器件S1－S4切換，在有源濾波器輸入端產(chǎn)生包含逆變器輸入紋波電流id.ac在內(nèi)的調(diào)制波電流if.ac。電流if.ac經(jīng)交流電容解調(diào)后產(chǎn)生與逆變器輸入紋波電流id.ac近似等值而反向的電流ig，從而補償了逆變器輸入紋波電流id.ac。
3電力有源濾波器的控制
電力有源濾波器采用直流環(huán)電壓滯環(huán)控制的方法，控制電路方框圖如圖2所示。它包括基本控制，電抗器LF的平均電流控制及諧振抑制等。
圖2有源濾波器控制框圖
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摘要：高頻電力有源濾波器是一種新興的諧波及無功動態(tài)補償裝置。電力有源濾波器作為諧波發(fā)生器，加在變換器直流側(cè)，以抵消變換器產(chǎn)生的諧波，起到諧波內(nèi)補償的作用。同時，用有源濾波器取代電解電容，實現(xiàn)電解電容的“硅解。本文介紹其工作原理并做了相應(yīng)的PSPICE仿真。
本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/179860.htm關(guān)鍵詞：諧波補償電力有源濾波器硅解
1引言
隨著電力電子裝置的迅速發(fā)展，產(chǎn)生了兩方面的問題：一是電力電子變流電路產(chǎn)生的諧波干擾已成為電力系統(tǒng)之中諧波的主要來源，諧波造成的危害日益嚴重。二是電力電子系統(tǒng)中的無源元件，特別是電解電容在成本、體積和可靠性等方面無多大改進。由于諧波引起發(fā)熱危及電解電容的使用壽命，因此，電解電容成為電力電子系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)。
為了消除諧波的影響，近幾年國內(nèi)外進行了電壓型和電流型有源濾波器的研究，在電網(wǎng)交流側(cè)進行補償。在電力電子系統(tǒng)中帶負載的變換器是一個諧波源，引起直流側(cè)的電流和電壓的波動，若人為地在直流側(cè)再加一個反相位的諧波源，即可控有源濾波器就可使兩者諧波相互抵消，達到諧波內(nèi)補償?shù)淖饔?。用高頻有源濾波器取代電解電容是一種“硅解無源元件的辦法。這種新結(jié)構(gòu)既可使諧波不外傳，又可取消電解電容。
本文介紹電壓型逆變器用作直流側(cè)電力有源濾波器濾除諧波，同時取代電解電容的原理及方案。
2諧波補償原理
電壓型變換器在直流環(huán)節(jié)中的基本元件是電解電容，它可以吸收負載和電源產(chǎn)生的諧波。用電力有源濾波器替代電解電容，一方面“硅解電解電容，另一方面可以更好地實現(xiàn)諧波補償。
圖1為電壓型逆變器主電路圖。為簡化分析，電路采用直流電壓源供電。圖中UB為直流電壓源，RB、LB分別為電壓源內(nèi)部電阻和電感。虛線框內(nèi)為取代電解電容的電力有源濾波器。
負載為感性時，逆變器輸入電流包括兩部分：直流量id.dc和紋波id.ac即：
id=id.dc＋id.ac(1)
為補償諧波電流id.ac，要求電力有源濾波器輸入電流ig與id.ac大小相等方向相反，即：
ig=－id.ac(2)
這時直流電壓源輸出電流為：
i=id＋ig=id.dc(3)
直流電壓源輸出電流等于逆變器輸入電流的直流分量。
圖1用有源濾波器替代電解電容的單相逆變器
電力有源濾波器為單相電流型，開關(guān)器件S1－S4采用功率MOSFET，其工作頻率高，響應(yīng)速度快。LF為有源濾波器直流側(cè)儲能元件，C為解調(diào)交流電容。
電抗器LF中的電流if經(jīng)開關(guān)器件S1－S4切換，在有源濾波器輸入端產(chǎn)生包含逆變器輸入紋波電流id.ac在內(nèi)的調(diào)制波電流if.ac。電流if.ac經(jīng)交流電容解調(diào)后產(chǎn)生與逆變器輸入紋波電流id.ac近似等值而反向的電流ig，從而補償了逆變器輸入紋波電流id.ac。
3電力有源濾波器的控制
電力有源濾波器采用直流環(huán)電壓滯環(huán)控制的方法，控制電路方框圖如圖2所示。它包括基本控制，電抗器LF的平均電流控制及諧振抑制等。
圖2有源濾波器控制框圖
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