本文關(guān)鍵詞：港口變電所無(wú)功補(bǔ)償和諧波治理的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文；圖５－３總迭代過(guò)程；５．２諧波動(dòng)態(tài)補(bǔ)償原理；傳統(tǒng)的諧波抑制方式都是采用Ｌｃ濾波器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；圖５－４中，檢測(cè)信號(hào)由檢測(cè)裝置輸出所得，其主電路；作為主電路的Ｐ刪變流器，在產(chǎn)生補(bǔ)償電流時(shí)，主要作；當(dāng)需要補(bǔ)償負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流時(shí)，濾波器檢測(cè)出補(bǔ)；ｌ，Ｉｌ工＋ｌ‘㈣㈨；㈣圳；伊ｌ工?‘Ｆ＋‘ｎｌｃ；‘一ｌ工＋ｌｃ－‘ｖ伊訓(xùn)；式中：０一負(fù)

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文

圖５－３總迭代過(guò)程

５．２諧波動(dòng)態(tài)補(bǔ)償原理

傳統(tǒng)的諧波抑制方式都是采用Ｌｃ濾波器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效果很差，并且對(duì)于實(shí)時(shí)變化的諧波，這種濾波方式完全失去了作用，故研究一種新型的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償諧波方式是相當(dāng)有必要的。圖ｐ４所示的是一種動(dòng)態(tài)補(bǔ)償諧波的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。圖５－４諧波動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖

圖５－４中，檢測(cè)信號(hào)由檢測(cè)裝置輸出所得，其主電路主要是Ｐ帳變流器所組成，其基本工作原理是檢測(cè)補(bǔ)償對(duì)象的電壓和電流經(jīng)指令電流運(yùn)算電路計(jì)算得出補(bǔ)償電流的指令信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)補(bǔ)償電流發(fā)生電路放大，得出補(bǔ)償電流，補(bǔ)償電流與負(fù)載電流中要補(bǔ)償?shù)闹C波及無(wú)功等電流抵消，最終得到期望的電源電流。

作為主電路的Ｐ刪變流器，在產(chǎn)生補(bǔ)償電流時(shí)，主要作為逆變器工作，但它并不僅僅是作為逆變器而工作的，如在電網(wǎng)向有源電力濾波器直流側(cè)貯能元件充電時(shí)，它就作為整流器工作。也就是說(shuō)，它既工作于逆變狀態(tài)，也工作于整流狀態(tài)，且兩種工作狀態(tài)無(wú)法嚴(yán)格區(qū)分。。

當(dāng)需要補(bǔ)償負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流時(shí)，濾波器檢測(cè)出補(bǔ)償對(duì)象負(fù)載電流ｆ，．的諧波分量ｆ。。，將其反極性后作為補(bǔ)償電流的指令信號(hào)ｔ，由補(bǔ)償電流發(fā)生電路產(chǎn)生的補(bǔ)償電流ｉｃ即與負(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，使得電源電流ｆ。中只含基波，不合諧波．這樣就達(dá)到了抑制電源電流中諧波的目的．上述原理可用如下的一組公式描述：

ｌ，Ｉｌ工＋ｌ‘㈣㈨

㈣圳

伊ｌ工?‘Ｆ＋‘ｎｌｃ。－－１１．Ｈ圳

‘一ｌ工＋ｌｃ－‘ｖ伊訓(xùn)

式中：０一負(fù)載電流的基波分量?

如果要求濾波器在補(bǔ)償諧波的同時(shí)，補(bǔ)償負(fù)載的無(wú)功功率，則只要在補(bǔ)償電流的指令信號(hào)中增加與負(fù)載電流的基波無(wú)功分量反極性的成分即可。這樣，補(bǔ)償電流與負(fù)載電流中的諧波及無(wú)功成分相抵消，電源電流等于負(fù)載電流的基波有功分量。

５．３有源電力濾波器的工作原理

５．３．１有源電力濾波器的系統(tǒng)構(gòu)成

根據(jù)有源電力濾波器接入電網(wǎng)的方式，可將其分為兩大類(lèi)，即并聯(lián)型和串

聯(lián)型。兩者又分別包括不同的類(lèi)型。有源電力濾波器的每一種類(lèi)型結(jié)構(gòu)各有其特點(diǎn)，因而其工作原理、特性等也就各有其特點(diǎn)。

（１）并聯(lián)型有源電力濾波器

并聯(lián)型有源電力濾波器包括單獨(dú)使用的并聯(lián)型有源電力濾波器、與Ｌｃ濾波器混合型有源電力濾波器、注入電路方式有源電力濾波器和與旋轉(zhuǎn)電機(jī)并用方式的有源電力濾波器四種。由于Ｌｃ濾波器與有源電力濾波器相比，其優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)且成本低，而有源電力濾波器的優(yōu)點(diǎn)是補(bǔ)償性能好．兩者結(jié)合同時(shí)使用，既可克服有源電力濾波器容量大、成本高的缺點(diǎn)，又可使整個(gè)系統(tǒng)獲得良好的性能。故下面主要介紹與Ｌｃ濾波器混合使用的方式．這種方式的ＰＦ分為與Ｌｃ濾波器并聯(lián)使用和與ＬＣ濾波器串聯(lián)使用兩種類(lèi)型，如圖５－５所示：

負(fù)載負(fù)載

電

ＡＰＦ＂

（ａ）與Ｌｃ濾波器并聯(lián)（ｂ）與Ｌｃ濾波器串聯(lián)

圖５＿５與Ｌｃ濾波器混合使用的ＡＰＦ

圖（ａ）中ＡＷ與ＬＪｃ無(wú)源濾波器并聯(lián)接入電網(wǎng)，兩者共同承擔(dān)補(bǔ)償諧波的任務(wù)。Ｌｃ無(wú)源濾波器包含多組單調(diào)諧濾波器及高通濾波器，主要負(fù)責(zé)補(bǔ)償較高次的諧波，承擔(dān)了絕大部分補(bǔ)償任務(wù)。ＡＰＦ的作用是改善整個(gè)系統(tǒng)的性能其所需容量與單獨(dú)使用時(shí)相比大大降低。理論上，凡使用Ｌｃ濾波器的場(chǎng)合均存在與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振的可能，因此在這種并聯(lián)使用方式中，需要對(duì)ＡＰＦ進(jìn)行有效的控制來(lái)抑制可能發(fā)生的諧振。

圖（ｂ）為ＡＰＦ與ＬＣ無(wú)源濾波器串聯(lián)使用的方式，這種方式的諧波與無(wú)功電流主要由ＬＣ濾波器補(bǔ)償，而ＡＰＦ用來(lái)改善Ｌｃ濾波器的濾波特性：克服Ｌｃ濾波器易受電網(wǎng)阻抗影響、易與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振等缺點(diǎn)。該方式中，ＡＰＦ不承受５０

交流電源的基波電壓，因而裝置的容量�。捎冢粒校排cＬｃ濾波器一起仍是與負(fù)載并聯(lián)接入電網(wǎng)，故仍將其歸入并聯(lián)型。

（２）串聯(lián)型有源電力濾波器

串聯(lián)型ＡＰＦ是通過(guò)一個(gè)匹配變壓器將ＡＰＥ串聯(lián)于電源與負(fù)載之間，它與并聯(lián)型ＡＰＥ不同，主要用來(lái)補(bǔ)償可以看作是電壓源的諧波源，比如采用電容濾波的整流電路。針對(duì)這種諧波源，串聯(lián)型ＡＰＦ輸出補(bǔ)償電壓，以抵消由負(fù)載產(chǎn)生的諧波電壓，使供電點(diǎn)的電壓波形成為正弦波。串聯(lián)型ＡＰＥ與并聯(lián)型ＡＰＦ可以看作是對(duì)偶關(guān)系。串聯(lián)型ＡＰＦ包括單獨(dú)使用方式和與Ｌｃ濾波器混合使用方式，如圖５－６所示：

負(fù)載負(fù)載

（ａ）單獨(dú)使用（ｂ）與Ｌｃ濾波器混合使用

圖５－６串聯(lián)型ＡＰＦ

圖５－６Ｃａ）為單獨(dú)使用的串聯(lián)型ＡＰＦ．由于串聯(lián)型ＡＰＦ損耗較大，各種保護(hù)電路也比較復(fù)雜，所以很少單獨(dú)使用，多數(shù)情況下是與Ｌｃ無(wú)源濾波器混合使用，如圖５—６（ｂ）。這種方式是在負(fù)載和Ｌｃ無(wú)源濾波器與電網(wǎng)電源之間串入ＡＰＦ，諧波基本上由Ｌｃ無(wú)源濾波器補(bǔ)償，而ＡＰＥ只是為了改善Ｌｃ無(wú)源濾波器的濾波性能而設(shè)置的�？梢园眩粒校瓶醋魇且粋�(gè)可變阻抗，它對(duì)基波的阻抗為零，對(duì)諧波呈現(xiàn)出高阻抗，迫使諧波電流不流入電網(wǎng)，而流入Ｌｃ濾波器。這樣，ＡＰＥ起到了諧波隔離器的作用，可以抑制電網(wǎng)阻抗對(duì)Ｌｃ無(wú)源濾波器的影響，避免了電網(wǎng)與Ｌｃ無(wú)源濾波器之間發(fā)生諧振的可能，從而極大地改善了Ｌｃ無(wú)源濾波器的性能。

５．３．２有源電力濾波器的主電路

有源電力濾波器在實(shí)際應(yīng)用中往往要求容量較大，如采用單個(gè)ＰＷｌ４交流器不能達(dá)到容量要求時(shí)，通常采用多重化的主電路形式。下面分別介紹：

（１）單個(gè)ＡＰＥ主電路形式

圖５－７Ｃａ）所示的電壓型ＡＰＦ直流側(cè)接有大電容，正常工作時(shí)其電壓基本不變，可看作電壓源，但為保持直流側(cè)電壓不變，需對(duì)該電壓進(jìn)行控制；如果把圖中大電容換成一個(gè)大電感，則變?yōu)榱穗娏餍停粒校�，如圖５－７（ｂ）所示。正常工作時(shí)其電流基本不變，可看作電流源，但為保持直流側(cè)電流不變，需對(duì)直流側(cè)電流進(jìn)行控制。電壓型ＡＰＦ交流側(cè)輸出電壓為Ｐ刪方波；電流型ＡＰＦ交流測(cè)輸出電流為Ｐ刪方波�！�

（ａ）（ｂ）

圖５－７單個(gè)ＡＰＦ主電路形式

電壓型ＡＰＥ效率高，初期投資少，可任意并聯(lián)擴(kuò)容，易于單機(jī)小型化，適用于電網(wǎng)級(jí)諧波補(bǔ)償，而電流型ＡＰＦ不會(huì)因主電路開(kāi)關(guān)器件的直通而發(fā)生短路故障，但其直流側(cè)大電感上始終有電流流過(guò)，而電流又會(huì)在電感的內(nèi)阻上產(chǎn)生較大的損耗，因此目前使用較少。

（２）多重疊加主電路形式

當(dāng)應(yīng)用單個(gè)ＡＰＦ不能滿(mǎn)足容量需要時(shí)，可采用多重化的主電路形式。多重疊加主電路形式可以擴(kuò)充ＡＰＦ的容量，降低單個(gè)開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)頻率，提高等效開(kāi)關(guān)頻率，同時(shí)可以減小器件的開(kāi)關(guān)損耗，改善補(bǔ)償電流的跟蹤特性，提高逆變效率。ＡＰＦ多重疊加主電路有如下三種形式：通過(guò)串聯(lián)電抗器進(jìn)行疊加、通過(guò)平衡電抗器進(jìn)行疊加和通過(guò)變壓器的串聯(lián)進(jìn)行疊加，如圖５—８所示：

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