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电力有源滤波器技术状况及问题探讨
来源:尚大教育-通信学院 作者:辉辉 时间;2013-01-03 点击数: 尚大软考交流群:376154208
随着大功率开关器件的日益广泛应用,电力系统谐波抑制及无功补偿问题变得日益迫切,电力有源滤波技术是解决上述问题的有效手段。本文简要介绍电力有源滤波技术的原理、分类和控制策略,并对电子有源滤波技术的国内外发展状况和应用中应考虑的一些问题作一些简要介绍。

    ①三角载波线性控制。这是一种最简单的线性控制方法。它以指令电流ic与实际补偿电流ico之间的差值作为调整信号,与高频三角载波相比较,从而得到逆变器开关器件所需的控制信号。其优点是动态响应好,开关频率固定,电路简单。其缺点是开关损耗较大,且输出波形中含有载波频率及其谐波频率的高频畸变分量。

    ②滞环比较控制。该方法将指令电流与实际补偿电流的差值输入到具有滞环特性的比较器中,然后用比较器的输出来控制逆变器的开关器件。与三角载波控制方式相比,该方法开关损耗小,动态响应快。但是,该方法使开关频率变化较大,容易引起脉冲电流和开关噪声。后来,为限定开关频率的最大值而提出了变滞环带宽改进算法,这必将影响响应速度和补偿电流跟踪精度。③无差拍控制。该方法是一种全数字化的控制技术。它利用前一时刻的指令电流值和实际补偿电流值,根据空间矢量理论计算出逆变器下一时刻应满足的开关模式。其优点是动态响应很快,易于计算机执行。但缺点是计算量大,且对系统参数依赖性较大。后来,又有一些简化其计算的改进方法出现,随着数字信号处理单机片(DSP)应用的不断普及,这是一种很有前途的控制方法。上述控制策略,只是迄今为止笔者所见到的几种主要的方法。有关APF的控制策略正随着DSP技术和智能控制理论的发展不断涌现。随着控制策略的改进,APF的特性也将不断提高,而相应的价格也必将下降。

    5电力有源滤波器的应用

    电力有源滤波器作为改善供电质量的一项关键技术,在国外已日趋成熟。仅在日本就有500多台APF投入运行,其容量已达到60MVA。在APF的应用中,一般应考虑以下几个方面的问题:

    (1)元件参数的选择

    首先是开关器件的选择,对于容量小于2MVA的APF一般采用IGBT,而容量大于5MVA时可采用GTO及多重化技术;其次,为减小逆变器向电网注入的开关纹波又不降低APF的补偿特性,电压型逆变器的输出电感及无源纹波滤波器应仔细设计;最后,为保证逆变器直流侧电压的稳定,应适当选择直流侧电容值。

    (2)经济的考虑

    APF的技术构想早在70年代就已提出,但直到90年代APF技术才进入实际应用,其中一个重要原因就在于APF的实际成本价格太高。因此在选择应用APF时必须考虑其成本价格。就当前技术水平而言,采用小额定值APF结合无源滤波器的混合型电力有源滤波器是一种切实可行的方案。当然随着开关器件和DSP芯片价格的下降,串_并联电力有源滤波器也是很有发展前途的。

    电力有源滤波器的研究与应用,国内远落后于国外,除少数几台APF已投入工业试运行外,其它大部分尚处于研制阶段。但随着我国对电网谐波污染治理日益重视,“绿色电力电子”的呼声愈来愈高,电力有源滤波器必然会得到广泛地推广应用。

 

 

 

 

 

 

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