有源电力滤波器的simulink仿真.ppt

1、有源电力滤波器的仿真黄潇嵘 随着工业电力电子器件广泛地应用，配电网中整流器、变频调速装置、工业电源以及各种以开关方式工作的电力电子装置不断增加，这些负荷的非线性、冲突性和不平衡性的用电特性，使电力系统的电压、电流发生畸变，对供电质量造成严重污染，谐波不仅影响电气设备正常工作，还给电网的安全经济运行带来隐患。治理谐波的方法，有两大类 改造谐波源和采用滤波补偿装置。为改善非线性负载对电网质量的严重影响,抑制谐波技术措施主要包括以下几种：(1)增大供电系统容量。(2)采用特殊变压器相角差变换。(3)增加多桥式整流器的整流脉动数。(4)串联电抗器。(5)无源滤波器。(6)有源滤波装置。有源电力滤波器的

2、发展最早可以追溯到本世界60年代。1969年Bird和Marsh发表的论文中已有了有源电力滤波器的基本思想。1971年Sasaki和Machida首次完整的描述了有源电力滤波器的基本原理。自1980 年起，已有大量论著论述了有源电力滤波器的研究工作。其中包括并联型、串联型及混合型。与无源滤波器混合使用的串联型、并联型有源电力滤波器是其中的典型装置。为改善非线性负载对电网质量的严重影响,抑制谐波技术措施主要包括以下几种：(1)增大供电系统容量。(2)采用特殊变压器相角差变换。(3)增加多桥式整流器的整流脉动数。(4)串联电抗器。(5)无源滤波器。(6)有源滤波装置。有源滤波装置通过检测补偿对象的

3、电压和电流，得出与负载电流中的谐波电流大小相等、方向相反的补偿电流，从而使电网的电压、电流恢复为正弦波形。电压源型电压源型PWM变流器变流器（主电（主电路）路）有源滤波装置通过检测补偿对象的电压和电流，得出与负载电流中的谐波电流大小相等、方向相反的补偿电流，从而使电网的电压、电流恢复为正弦波形。补偿电流指令值的检测方法补偿电流指令值的检测方法1.利用陷波法 首先接测出电流 ，然后经过滤波器（陷波器）将基波成分去除，从而获得补偿电流 。2.利用带通滤波器的检测方法 在已知谐波电流次数的情况下，可以利用带通滤波器直接检测出各次谐波的成分，然后求取补偿电流。这两种方法都是根据传统交流电中的平均功率和

4、无功功率理论来求取的，有很多缺点。误差大设计难，对频率波动和元器件参数很敏感。3.利用三角函数正交运算 首先从三相畸形波中检测出基波电流和基波电 压的相位差和电流的振幅，然后生成与该振幅和相位差相同的基波电流波形。4.利用傅立叶展开法（d-q法）首先检测出电源电压e的相位w1和周期T，然后产生与之同步的正弦波 ，再检测出负载电流，做如下运算。用负载电流减去，得谐波电流运算量大5.利用复功率计算法（p-q法）6.该方法中需用到与 a 相电网电压 ea 同相位的正、余弦信号 sint 和-cost,它们由一个锁相环(PLL)和一个正、余弦信号发生电路得到。根据定义可算出 ip、iq,经L PF 滤

5、波后可得 ip、iq 的直流分量 ip、iq(由 iaf、ibf、icf产生),因此由 ip、iq 即可算出iaf、ibf、icf,进而算出 iah、ibh、ich。若要检测 ih+iq,则只需断开图 2 中计算 iq 的通道即可。若只检测 iq,则只需对 iq 反变换即可。补偿电流的产生方法（主电路）补偿电流的产生方法（主电路）一个有源电力滤波器电路应尽可能的产生与补偿电流指令值相吻合的电流。有关有源电力滤波器的结构和补偿电流控制方法很多，从变换电路结构上分，有电流型和电压型两种；按与电网连接的方式分，有利用普通变压器连接的方式和采用注入电路的方式；从控制方式上分，虽然都采用PWM方式，但又

6、分为采用三角载波的PWM方式、多脉冲PWM方式和跟踪控制方式。1.电流型补偿电路 基本结构是，直流侧的电流变换器含有直流电抗器（直流侧为一恒流源），变换器以电流逆变方式工作。通过利用高频的是三角载波对补偿信号指令值进行脉宽调制生成PWM信号。再利用该PWM信号使GTO导通关断，获得补偿电流。问题：开关频率有限，补偿高次谐波需采用多重化变换器。2.多脉冲PWM方式：为了能减小多重化的次数，又能补偿高次谐波 原理：将前面得到的补偿电流值分解为各次谐波，得到各次谐波的振幅和相位等效的方波信号，再将方波加到一起形成合成脉冲信号。然后对器进行移动处理，使他能在一台逆变器上输出。优点：不用多重化就能对19次一下谐波进行补偿。缺点：跟踪性能差3.电压型补偿电路 电压型有源电力滤波器的基本结构是，其直流侧有直流电容（直流侧是一个恒定的电压源），变流器以电压逆变方式工作。利用交流电抗器两端的电压差产生补偿电流，并通过控制该电流使之与补偿电流指令值一致，以实现补偿。电压型有源电力滤波器的电流控制方电压型有源电力滤波器的电流控制方式式1.三角载波比较方式Matlab是啥略基于UPF算法的仿真：UPF（单位功率因数的控制策略）算法的目的是在APF接入点出获得单位功率因数，及补偿谐波电流又补偿无功电流，获得整体上的单位输入功率因数。不需要坐标变换，跟踪较快。谢谢大家！