混合型并联有源电力滤波器设计综述课件

1混合型并联有源电力滤波器混合型并联有源电力滤波器设计设计2一 有源滤波器设计按照APF容量的定义有：S=3EI=3*220*I=10kVar得到电流：I15.15A先确定Uc:考虑器件的耐压及裕量的要求取1000V。3l直流侧电容的选择：负序电流和高次谐波电流在直流电容侧造成的能量脉动，以及开关和APF的交流电感储能造成的能量脉动，都需要直流侧电容来缓冲。因此电容电压的允许波动范围影响电容量C的大小。补偿负序电流时，直流电容储存的电能波动最为明显，因此主要考虑由于负序电流造成的能量脉动。直流侧电容C的选择，可套用公式：参数确定4l式中Em是APF的输出相电压幅值，Im是负序电流分量幅值，是直流电压脉动量，是基波角频率，Udc电容电压。现假设负载输出电流为15A，负序电流为输出电流的50%，直流侧电容Udc=1000 V，允许脉动1%，则参数确定l实际取1600uF.5lL确定：参数确定开关器件选择：主要考虑两个方面：(1)耐压要求：主要考虑IGBT上浪涌电压不应超过IGBT集电极C和发射极E的额定电压；(2)电流要求：集电极电流I电流必须处在IGBT开关安全工作区以内。电压取1.5倍的裕量，选用Fairchild公司的FGL40N150D型IGBT，其主要参数为最高耐压1500 V，额定电流40 A6APF框图7二 电流跟踪控制技术l采用恒频抛物线法设定开关频率为设定开关频率为20k,20k,根据恒频抛物根据恒频抛物线法：法：8抛物线法PSIM模型9实际电流比较波形：10三 控制策略 采用直接电源电流控制，不检测谐波的双闭环方式。因为实际的谐波及无功电流检测或基波有功电流检测不但不能提高谐波和无功电流的补偿精度，反而会使APF产生谐波及无功电流补偿误差。11电压外环框图l电流环的等效传递函数为1.电压外环用于保持直流侧电容电压的恒定。电压外环传递函数如下：12PI调节器设计l按照典型2系统设计调节器为PI型调节器，带一个0.01s的惯性环节滤波。典型II系统为：调节器为：13PI调节器设计l按典型设计有：则有电压调节器：或14PSIM中模型15三相解耦电流控制：l在三相三线系统中，三相电流之间存在祸合关系而相互影响，因此抛物线法电流控制技术不能原封不动的移植到三相三线系统中，需要研究和探讨抛物线法电流控制技术在三相三线变换器中的解耦控制。本文采用虚拟零序电流解耦控制。l设三相系统对称，三相三线系统可以表示成三相四线系统和零序之和。16解耦可得虚拟的三相四线系统电路方程17解耦18三 无源滤波器设计l使用三组LC二阶调谐滤波器，分别滤去5、7、11次谐波电流l第n次谐波频率的滤波器l调谐锐度应有如下关系l确定方法：(1)先根据补偿容量及经济因素确定电容C(2)根据谐波频率确定L(3)根据Q值确定R19无源滤波器l 参数l类型R（）L（mH）C(uF)Ql5次滤波器0.37.64 53.07840l7次滤波器0.35.46 37.91340l11次滤波器0.33.47 24.1274020四 混合方式21五 仿真结果l（1）单独使用无源滤波器进行补偿22单独使用无源lL10uH时补偿后电流FFT分析23lL200uH时补偿后电流FFT分析可见电源阻抗会影响补偿效果，电源阻抗大刚补偿效果好。因为可见电源阻抗会影响补偿效果，电源阻抗大刚补偿效果好。因为LCLC滤波实滤波实为电压源型滤波器，对谐波电压形成一个低阻通道，而非电流。对电源阻为电压源型滤波器，对谐波电压形成一个低阻通道，而非电流。对电源阻抗小的谐波电流补偿作用有限。抗小的谐波电流补偿作用有限。24（2）单独使用APF25FFT26APF输出电流RMS与单独使用无源与单独使用无源LCLC装置相比，基波含量明显增加。说明装置相比，基波含量明显增加。说明本设计本设计单独使用单独使用APFAPF比单独使用无源装置效果好。比单独使用无源装置效果好。27（3）混合使用分析28FFT29混合使用APF输出电流RMS值输出电流明显小于单独使输出电流明显小于单独使用用APFAPF30六 结论l无源滤波装置在电源阻抗很小时几乎不起作用，在电源阻抗较大时才起作用。这是因为无源滤波器本为电压源型器件，对谐波电压形成低阻抗通道而不是谐波电流，当谐波电流经过电源阻形成谐波电压时才会起到一定作用。l单独使用APF比单独使用无源滤波装置效果好，这是因为无源滤波装置只是对特定的谐波次数形成低阻通道。l混合使用APF和无源滤波装置，比单使用APF，电源电流中的5、7、11次谐波可以得到改善。l混合使用APF和无源滤波装置，无源滤波装置可以有效分担APF的容量。l总之，在使用过程中，如果谐波容量小可单独使用有源滤波装置，当谐波容量大时应考虑使用混合装置，以降低成本。31附附 总图总图32感谢您的关注！感谢您的关注！