三相四線(xiàn)制系統中有源電力濾波器的研究

1引言

三相四線(xiàn)制系統在工業(yè)供電、民用住宅以及城市供電等電力系統中普遍應用。其中，諧波和三相不平衡問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視。根據日本電氣學(xué)會(huì )發(fā)表的一項有關(guān)諧波源的調查報告，辦公及家用電器所產(chǎn)生的諧波占整個(gè)諧波源的25%^[1]。調查報告指出，在低壓供電系統中，每天19-22時(shí)電網(wǎng)電流波形畸變嚴重，三相之間存在嚴重的不平衡現象，這正是電視收視率最高的時(shí)段。因此，對于電視機、計算機、電磁爐、電子鎮流器、等電子設備來(lái)說(shuō)，雖然作為個(gè)體它們的功率都不大，但是，隨著(zhù)它們的應用越來(lái)越普及，其數量也越來(lái)越大，而且大多為單相負荷，其對電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波以及三相之間的不平衡影響變得不可忽視。零線(xiàn)電流引起的事故在我國也有報道，所以對三線(xiàn)四線(xiàn)制系統中的諧波和三相不平衡進(jìn)行補償具有重要的意義。

三相四線(xiàn)制系統與三相三線(xiàn)制系統的區別在于三相四線(xiàn)制系統存在零線(xiàn)，因而用于三相四線(xiàn)制系統中的有源電力濾波器與用于三相三線(xiàn)制中的相比，根本的區別在于對三相電流中零序分量的處理。三相四線(xiàn)制有源濾波器由指令電流運算電路和補償電流發(fā)生電路兩部分構成。對于前一部分，要求在三相四線(xiàn)制的情況下，檢測出被補償對象的諧波分量、基波負序分量，同時(shí)對系統的零序電流分量作出適當的處理，并準確快速地形成指令電流；而對于后一部分，則要求根據指令電流信號正確地產(chǎn)生補償電流，其中包括諧波分量、基波負序分量和零序電流分量。

用于三相四線(xiàn)制系統中的電力有源濾波器在結構形式上也可有并聯(lián)型、串聯(lián)型和混合型等。本文在介紹三種典型的用于三相四線(xiàn)制系統的并聯(lián)型有源電力濾波器結構的基礎上，分析了其中兩種常用結構的控制方法。

2．三相四線(xiàn)制有源濾波器的結構

與三相三線(xiàn)制系統相似，用于三相四線(xiàn)制系統中的電力有源濾波器在結構形式上也分為并聯(lián)型、串聯(lián)型和混合型等。與三相三線(xiàn)制系統不同的是，其主電路的結構形式會(huì )由于零線(xiàn)的存在有不同的結構形式。圖1至圖3給出了三種典型的用于三相四線(xiàn)制系統的并聯(lián)型有源電力濾波器結構示意圖。

圖1 用于三相四線(xiàn)制的四相變流器形式APF

圖1是采用四相變流器為主電路的結構形式，其中第四相與系統零線(xiàn)相連，用來(lái)抑制非線(xiàn)性系統中的零線(xiàn)電流。這種電路一般運用于負載功率較大的場(chǎng)合。

圖2 用于三相四線(xiàn)制的三相變流器形式APF