應用于電網(wǎng)絡(luò )試驗臺的濾波器設計
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
單調諧濾波器由電容、電感和電阻串聯(lián)組成，它的工作原理利用電容和電感對某些諧波頻率諧振形成低阻通路，使相應的諧波電流流入無(wú)源支路而避免流入電網(wǎng)內。調諧在第n次諧波頻率的單調諧濾波器有
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/231440.htm
5仿真分析
電網(wǎng)絡(luò )試驗臺變頻器柜中整個(gè)逆變器和電機系統可以等效為一個(gè)純電阻，如圖2。電阻值的大小由電動(dòng)機運行功率和變頻器直流電壓決定【4】
（9）
試驗臺中異步電機額定功率為132kW，直流側電壓約為510V，由式（9）可得等效電阻為Rd=2Ω。為了驗證濾波器的有效性，對濾波器進(jìn)行仿真研究。圖4和圖5分別給出了投入有源濾波器前后電網(wǎng)電流波形及頻譜分析。通過(guò)比較可以看出，所設計的有源濾波器能夠有效的抑制變頻器網(wǎng)側諧波，使得電網(wǎng)諧波電流大大降低。
6結論
本文提出了一種適用于三電平逆變器的電流雙滯環(huán)控制方案，并將其應用于電網(wǎng)絡(luò )試驗臺的有源濾波器設計。仿真結果表明，所設計濾波器能大大降低電網(wǎng)絡(luò )試驗臺系統中諧波電流含量。
參考文獻
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作者簡(jiǎn)介
劉天翔男，1985年生，碩士，研究方向為電機與電器。
葛紅娟女，1966年生，教授，博士生導師，主要研究方向為電力電子與電力傳動(dòng)、電機與電器?！?/span>1引言
為檢驗新機載發(fā)電機特性、以及向新開(kāi)發(fā)的整機供電，通電試驗機載設備，需要研制電網(wǎng)絡(luò )試驗臺。電網(wǎng)絡(luò )試驗臺是飛機電源系統地面模擬試驗中航空發(fā)電機的驅動(dòng)裝置，它模擬飛機發(fā)動(dòng)機特性，拖動(dòng)機載發(fā)電機發(fā)電。系統采用變頻調速方式，結構框圖如圖1所示。
圖1電網(wǎng)絡(luò )試驗臺系統框圖
由于變頻器的使用，使得系統運行時(shí)配電柜提供的三相380V工頻電源波形發(fā)生畸變，電能質(zhì)量降低，并影響系統中其它設備工作。因此，針對變頻器輸入側諧波對系統的影響，需有足夠的重視并且采取應對措施。在眾多諧波治理措施中，有源電力濾波器（APF）能夠動(dòng)態(tài)治理諧波，是諧波治理技術(shù)的發(fā)展方向。
電網(wǎng)絡(luò )試驗臺采用額定功率為132kW的大型異步電機，系統容量大，需要濾波器具有較大的容量和較高的耐壓能力。將三電平逆變器應用于有源濾波器是提高有源濾波器容量的一條途徑。
本文提出了一種基于三電平雙滯環(huán)控制的有源電力濾波器控制方法，并針對電網(wǎng)絡(luò )試驗臺諧波情況，設計了濾波器。
2三電平混合有源濾波器的原理及構成
三電平混合有源電力濾波器主電路基本結構如圖2所示。非線(xiàn)性負載電流il經(jīng)電流互感器后通過(guò)諧波電流檢測電路得到負載諧波電流ih，再控制三電平逆變器使注入電力系統的補償電流ic=ih，從而抵消電網(wǎng)中的諧波電流，這就是APF的基本工作原理。并聯(lián)的無(wú)源濾波器對電網(wǎng)中主要的諧波頻率諧振形成低阻通路，使相應的諧波電流流入無(wú)源支路而避免流入電網(wǎng)內，可以減小APF的補償容量，同時(shí)還可以兼顧無(wú)功補償的需要。
3濾波器控制系統
三電平有源濾波器的控制系統分為電壓外環(huán)和電流內環(huán)兩部分。電壓外環(huán)維持逆變器直流側電壓恒定，采用PI控制【1】。電流內環(huán)可分為指令電流運算模塊和電流跟蹤控制模塊兩部分。本文在指令電流運算模塊中，采用基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的ip=iq法【2】，而在電流跟蹤控制模塊中采用電流雙滯環(huán)控制方法。
電流雙滯環(huán)控制示意如圖3所示。將兩個(gè)相同的滯環(huán)B1、B2錯開(kāi)一定的偏移量放置，構成新的內外兩環(huán)Bin、Bout。當電網(wǎng)電壓大于零時(shí)，電流控制如圖3（a）所示。實(shí)際電流超出外環(huán)Bout下界時(shí)，控制逆變器輸出正電平，使逆變器輸出電流迅速上升，逆變器應開(kāi)通開(kāi)關(guān)管S1、S2，關(guān)斷開(kāi)關(guān)管S3、S4。當實(shí)際電流到達內環(huán)中與原滯環(huán)B1對應的一側時(shí)，改為輸出零電平，實(shí)際電流緩慢減小，返回環(huán)內，逆變器開(kāi)通開(kāi)關(guān)管S2、S3，關(guān)斷開(kāi)關(guān)管S1、S4；如此循環(huán)，使實(shí)際電流在滯環(huán)B1內變動(dòng)。當電網(wǎng)電壓小于零時(shí)，逆變器輸出電流進(jìn)入環(huán)B2，電流控制如圖3（b）所示。實(shí)際電流超出外環(huán)Bout上界時(shí)，控制逆變器輸出負電平，使實(shí)際電流迅速返回環(huán)內，逆變器應開(kāi)通開(kāi)關(guān)管S3、S4，關(guān)斷開(kāi)關(guān)管S1、S2。當實(shí)際電流到達內環(huán)中與原滯環(huán)B2對應的一側時(shí)，改為輸出零電平，電流緩慢增大，從而使實(shí)際電流在滯環(huán)B2內變動(dòng)?？梢?jiàn)逆變器輸出電流始終被控制在B1和B2內，跟蹤指令電流。
與傳統的兩電平單滯環(huán)電流控制方法相比，三電平雙滯環(huán)控制策略保持了控制方法簡(jiǎn)單、電流響應快等特點(diǎn)。由于輸出電壓電平數的增加，使得輸出波形具有更好的諧波頻譜，且輸出電平或在正與零之間切換，或在負與零之間切換，不會(huì )出現正負電平直接變換，可避免輸出電壓中過(guò)大的dv/dt。
4濾波器主要參數設計
4.1無(wú)源濾波器設計
針對電網(wǎng)絡(luò )試驗臺系統中主要含有的5次，7次和11次諧波的特點(diǎn)，設置專(zhuān)門(mén)的單調諧濾波器進(jìn)行濾波兼無(wú)功補償。
電源濾波器相關(guān)文章:電源濾波器原理
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