電力有源濾波器技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r及問題探討

①三角載波線性控制。這是一種最簡單的線性控制方法。它以指令電流ic與實(shí)際補(bǔ)償電流ico之間的差值作為調(diào)整信號，與高頻三角載波相比較，從而得到逆變器開關(guān)器件所需的控制信號。其優(yōu)點(diǎn)是動態(tài)響應(yīng)好，開關(guān)頻率固定，電路簡單。其缺點(diǎn)是開關(guān)損耗較大，且輸出波形中含有載波頻率及其諧波頻率的高頻畸變分量。

②滯環(huán)比較控制。該方法將指令電流與實(shí)際補(bǔ)償電流的差值輸入到具有滯環(huán)特性的比較器中，然后用比較器的輸出來控制逆變器的開關(guān)器件。與三角載波控制方式相比，該方法開關(guān)損耗小，動態(tài)響應(yīng)快。但是，該方法使開關(guān)頻率變化較大，容易引起脈沖電流和開關(guān)噪聲。后來，為限定開關(guān)頻率的最大值而提出了變滯環(huán)帶寬改進(jìn)算法，這必將影響響應(yīng)速度和補(bǔ)償電流跟蹤精度。③無差拍控制。該方法是一種全數(shù)字化的控制技術(shù)。它利用前一時(shí)刻的指令電流值和實(shí)際補(bǔ)償電流值，根據(jù)空間矢量理論計(jì)算出逆變器下一時(shí)刻應(yīng)滿足的開關(guān)模式。其優(yōu)點(diǎn)是動態(tài)響應(yīng)很快，易于計(jì)算機(jī)執(zhí)行。但缺點(diǎn)是計(jì)算量大，且對系統(tǒng)參數(shù)依賴性較大。后來，又有一些簡化其計(jì)算的改進(jìn)方法出現(xiàn)，隨著數(shù)字信號處理單機(jī)片(DSP)應(yīng)用的不斷普及，這是一種很有前途的控制方法。上述控制策略，只是迄今為止筆者所見到的幾種主要的方法。有關(guān)APF的控制策略正隨著DSP技術(shù)和智能控制理論的發(fā)展不斷涌現(xiàn)。隨著控制策略的改進(jìn)，APF的特性也將不斷提高，而相應(yīng)的價(jià)格也必將下降。

5電力有源濾波器的應(yīng)用

電力有源濾波器作為改善供電質(zhì)量的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，在國外已日趨成熟。僅在日本就有500多臺APF投入運(yùn)行，其容量已達(dá)到60MVA。在APF的應(yīng)用中，一般應(yīng)考慮以下幾個方面的問題：

(1)元件參數(shù)的選擇

首先是開關(guān)器件的選擇，對于容量小于2MVA的APF一般采用IGBT，而容量大于5MVA時(shí)可采用GTO及多重化技術(shù)；其次，為減小逆變器向電網(wǎng)注入的開關(guān)紋波又不降低APF的補(bǔ)償特性，電壓型逆變器的輸出電感及無源紋波濾波器應(yīng)仔細(xì)設(shè)計(jì)；最后，為保證逆變器直流側(cè)電壓的穩(wěn)定，應(yīng)適當(dāng)選擇直流側(cè)電容值。

(2)經(jīng)濟(jì)的考慮

APF的技術(shù)構(gòu)想早在70年代就已提出，但直到90年代APF技術(shù)才進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用，其中一個重要原因就在于APF的實(shí)際成本價(jià)格太高。因此在選擇應(yīng)用APF時(shí)必須考慮其成本價(jià)格。就當(dāng)前技術(shù)水平而言，采用小額定值A(chǔ)PF結(jié)合無源濾波器的混合型電力有源濾波器是一種切實(shí)可行的方案。當(dāng)然隨著開關(guān)器件和DSP芯片價(jià)格的下降，串_并聯(lián)電力有源濾波器也是很有發(fā)展前途的。

電力有源濾波器的研究與應(yīng)用，國內(nèi)遠(yuǎn)落后于國外，除少數(shù)幾臺APF已投入工業(yè)試運(yùn)行外，其它大部分尚處于研制階段。但隨著我國對電網(wǎng)諧波污染治理日益重視，“綠色電力電子”的呼聲愈來愈高，電力有源濾波器必然會得到廣泛地推廣應(yīng)用。