SAPF安裝點(diǎn)的選擇及對鄰近負載影響的分析
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3 解決措施
SAPF補償電流型諧波負載時(shí)，對鄰近線(xiàn)性容性負載(無(wú)功補償電容器組、無(wú)源濾波器組)和非線(xiàn)性容性負載(電容濾波型整流負載)的影響因素有系統阻抗Zs、容性負載交流側阻抗ZL2、SAPF的補償帶寬。故在實(shí)際應用中，投入APF前需對現場(chǎng)負載環(huán)境及負載間的相對位置進(jìn)行調查，必要時(shí)改變APF運行狀態(tài)，從兩方面避免其影響：
(1)通過(guò)改變系統參數，可使系統諧振頻率分布在一個(gè)較合理的范圍內，從而避免串并聯(lián)諧振的發(fā)生。包含3種方法：①在負載交流側串聯(lián)3％～5％的電抗，可減緩諧波變化率，降低系統諧波，改變系統諧振頻率，使其適合SAPF使用。但在實(shí)際工程中，串入一個(gè)大電抗不方便或不被允許，這時(shí)可通過(guò)改變運行方式，使易受影響的負載遠離SAPF安裝點(diǎn)；②實(shí)際中，負載交流側電抗不足1％，使用SAPF達不到濾波要求?；趯ε荚?，在負載側并聯(lián)一個(gè)大電容來(lái)改變系統諧振頻率點(diǎn)，其作用與串聯(lián)電抗相同。在工業(yè)現場(chǎng)僅需改變系統運行方式，改變無(wú)功補償電容組或無(wú)源濾波器組投入的組數即可達到濾波要求；③為使負載電流峰值不放大，又可實(shí)現濾波要求，不串聯(lián)大電抗、不并聯(lián)大電容即可實(shí)現目標。在負載交流側并聯(lián)一個(gè)適當電容，在負載輸入端串入一個(gè)小于1％的電抗，可改變系統諧振頻率，抑制負載電流峰值放大，滿(mǎn)足濾波和負載電流峰值不放大的要求。
(2)對SAPF進(jìn)行改進(jìn)，使原來(lái)的全帶寬補償變?yōu)橛邢迬捬a償，有選擇諧波次數的補償，無(wú)需濾波系統提供諧振激勵源。
一般通過(guò)改變APF的諧波檢測方法來(lái)改變?yōu)V波器的補償帶寬，目前實(shí)際中應用較廣泛的是選擇性檢測方法，包括FFT法和多重DQ法。
4 仿真及實(shí)驗
根據上述分析，對所提出的方法在Matlab／Simulink環(huán)境下建立仿真模型，系統參數：網(wǎng)側引線(xiàn)電感Ls=5μH，負載側引線(xiàn)電感Li=5μH，整流負載濾波電容Cdc=16 mF；LCL參數：L1=55 μH，L2=15μH，C=120μF，阻尼電阻R=0．1 Ω，開(kāi)關(guān)頻率fsw=7 kHz，并聯(lián)無(wú)功補償電容器C=0．47 mF。實(shí)驗波形如圖4所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/175719.htm
圖4a示出SAPF補償相控整流負載后(觸發(fā)角為30°)，對鄰近容性非線(xiàn)性負載及電網(wǎng)電流造成影響的波形圖。有源濾波的投入可很好地抑制相控負載的電流諧波，但其造成了整個(gè)電網(wǎng)電流諧波的增大，SAPF投入后容性非線(xiàn)性負載峰值電流由I 825 A增加到2 104 A。圖4b示出SAPF補償不可控整流負載(觸發(fā)角為零)時(shí)，對鄰近容性非線(xiàn)性負載及電網(wǎng)電流所造成影響的波形圖。觸發(fā)角帶來(lái)的延時(shí)改變了相控負載電流諧波的相位，也影響了總電網(wǎng)電流的諧波分布。觸發(fā)角為30°，APF未投入運行時(shí)，電網(wǎng)電流THD=14．8％，APF的投入破壞了平衡，使電網(wǎng)電流THD=28．4％；觸發(fā)角為零時(shí)，電網(wǎng)電流THD=35．7％，APF投入后電網(wǎng)電流THD=24．6％。但容性非線(xiàn)性負載峰值電流由1798 A變?yōu)? 101 A。
相控整流負載中，觸發(fā)角的存在會(huì )導致負載電流波形滯后，同時(shí)引入大量無(wú)功功率和切角，造成波形嚴重畸變。切角帶來(lái)高電流變化率的諧波，會(huì )造成APF補償困難。
進(jìn)行了現場(chǎng)就近補償200 kVA中頻爐所產(chǎn)生的諧波和無(wú)功實(shí)驗，中頻爐為相控整流負載，其周?chē)嬖诖罅科渌撦d?，F場(chǎng)需關(guān)注APF投入前后的影響。圖5示出補償前中頻爐電源電流iL和補償后電網(wǎng)電流is波形?？梢?jiàn)，在無(wú)任何無(wú)功補償電容的情況下，APF的投入易導致容性非線(xiàn)性負載過(guò)流損壞，實(shí)際現場(chǎng)中由于其在10 kV I母線(xiàn)和II母線(xiàn)間有12組無(wú)功補償電容，改變運行方式后可可避免此問(wèn)題。表1為補償后is諧波及其THD，APF可很好地補償諧波和無(wú)功，鉗形表和人工監測顯示鄰近容性非線(xiàn)性負載變頻器電流并無(wú)變化。
5 結論
針對實(shí)際應用中并聯(lián)型有源電力濾波器對相鄰負載及被補償負載的影響進(jìn)行研究，得到以下結論：①由于相控整流負載的頻率變換效應，并聯(lián)有源濾波器在補償這類(lèi)電流型諧波源時(shí)效果有限，且易引入頻率擾動(dòng)而影響其他負載；②并聯(lián)型有源電力濾波器就近補償電流型諧波源負載時(shí)，對鄰近負載會(huì )造成諧波放大、峰值過(guò)流的問(wèn)題，特別是對鄰近的線(xiàn)性和非線(xiàn)性容性負載，故需選取合適的安裝點(diǎn)；③可通過(guò)只補償無(wú)功或限制帶寬的方法，或改變現場(chǎng)的運行方式(利用存在的無(wú)功補償電容器組)來(lái)減小甚至消除并聯(lián)型有源電力濾波器對相鄰負載或被補償負載造成的影響。仿真和實(shí)驗結果驗證了所提方法的正確性和可行性。應用該方法可有效保證并聯(lián)型有源電力濾波器運用在包含容性非線(xiàn)性負載場(chǎng)合時(shí)，負載交流側電流峰值不增大，同時(shí)有效抑制電網(wǎng)中的諧波電流。
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