【doc】检测电源电流控制方式在有源电力滤波器中的应用
检测电源电流控制方式在有源电力滤波器
中的应用
检溯电源电流控制方式在有源电力滤波器中的应用江苏电嚣(2007No.6)
检测电源电流控制方式在有源电力滤波器中的应用
王霞,高沁翔,魏路,刘建芳
a匕京交通大学电气
工程
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
学院,北京100044)
摘要:如何提高电能质量和治理谐波是输配电技术中最迫切的问题之一,有源电力
滤波器已成为
解决这一问题的关键性技术.建立了三相三线制并联型有源电力滤波器的数学模
型,把检测电源电流控
制方式应用于并联型有源电力滤波器,通过仿真研究验证了此种控制方法可以有
效地实现谐波的动态补
偿,证明了该方法的可行性.
关键词:有源电力滤波器;谐波;并联型;检测电源电流控制方式;三角载波
中图分类号:TM76;TN713'.8文献标识码:B文章编号:1007—3175(2007)06—0025
—04
MethodsofDetectingSourceCurrentControlinApplicationofActivePowerFilter WANGXia,GAOQin?xiang,WEILu,LIUJian—fang
(CollegeofElectricalEngineering,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China) Abstract:Toimprovepowerqualityandcontrolharmonicsareoneofthemostpressingtechnologyissuesinpowertransmissionand
distribution.Activepowerfilter(APF)hadbecomethekeytechnologytosolvethisissue.Athreephase,three—wireparalleltypeactivepower
filtermathematicalmodelwasestablished,toapptydetectingsourcecurrentcontrolmethodinparalleltypeactivepowerfilter,viasimula—
tionstudies,verifiesthatthissortofcontrolmethodcaneffectivelyachieveharmonicsdynamiccompensation,provingthefeasibilityofthis
method.
Keywords:activepowerfilter;harmonics;parallel;detectingsourcecurrentcontrolmethod;
deltacarrier
0引言
近年来随着国民经济的发展和人们生活水平的 提高,电力电子设备及非线性冲击负荷广泛应用于 生产和生活,引起电能质量和谐波问题,另一方 面,用户对电能质量要求越来越高,因此,如何提 高电能质量,治理谐波就成为输配电技术中最迫切 的问题之一.有源电力滤波器(APF)能有效的补偿 电力系统谐波,并可以实现无功动态补偿,与无源 滤波器相比,有源电力滤波器是一种主动型的补偿 装置,具有较好的动态性能.已成为改善电能质量 的一项关键技术和
措施
《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施
.
1并联型有源电力滤波器的原理
有源电力滤波器按接入电网的方式分,可分为 串联型,并联型和混合型.与串联型有源电力滤波 器相比并联型有源电力滤波器通过耦合变压器并入 系统,不会对系统运行造成影响,具有投切方便灵 活及各种保护简单的优点.并联型有源电力滤波器 的工作原理如图1所示.
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图1并联型有源电力滤波器的原理图
由并联型有源电力滤波器的原理图,根据基尔 基金项目:北京交通大学校"十五"专项科技基金项目(DQ2005J0020)
作者简介:王霞(1982一),女,硕士研究生,研究方向为柔性供配电系统;
高沁翔(1963一),男,副教授,硕士,研究方向为电力系统故障检测,电力系统安
全文
企业安全文化建设方案企业安全文化建设导则安全文明施工及保证措施创建安全文明校园实施方案创建安全文明工地监理工作情况
化,电力电子在电力系统中的应用.
,
25,
江苏电墨(2007No.6)检测电源电流控翩方式在有源电力滤波器中的应甩
霍夫电流定律有:=L—IF;iL=1'Lh+L.+Lbo
其中:为供电系统提供的电流,为非线性
负荷产生的电流,为有源电力滤波器产生的电 流.为非线性负荷电流中谐波电流分量,.为基 波无功电流分量,.为基波有功电流分量. 为了防止谐波流进系统,只要控制=,则
=
.
+.,即谐波全部被补偿.如果控制=十
.,即有源电力滤波器同时补偿谐波和无功电流, 因此采用有源电力滤波器可以同时较好的解决非线 性负荷的动态谐波电流和动态无功电流问题uJ. 2并联型有源电力滤波器的数学模型
对于并联型有源电力滤波器三个桥臂,每个桥 臂上的开关工作在互补状态,为此定义开关函数: s=::Ta+ic=,2,30丁关断,开通u'
根据基尔霍夫定律得:
肌ca+u_usa=0
斤cb+Ucb—Usb0
+u一U
se
=0
其中,uu曲,u是有源电力滤波器输出电
压,,幽,是有源电力滤波器补偿电流.
有源电力滤波器输出电压为:=
匿
津津:一Ri一Uca+Us=一Ri一S1Ud+U.
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则基于开关函数的有源电力滤波器的数学模型
可
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示为:D(ddt)=+U. 3检测电源电流控制方式
3.1检测电源电流控制方式的原理
并联型有源电力滤波器的控制方式分为检测负 荷电流控制方式,检测电源电流控制方式和复合控 制方式..J.主要研究检测电源电流控制方式,检 测电源电流,而不是检测负载电流",用指令电 流运算电路求出中的谐波.这种控制方式谐波检 测电路的输入信号来自电源电流,该控制方式中电 源电流就是最终的补偿对象,因此输出对输入构成 闭环系统,理论上比检测负荷电流具有更好的补偿 效果.其控制方式的原理图如图2所示. 图2检测电源电流控制方式原理图
3.2检测电源电流控制方式的数学模型 由图2可以得到采用检测电源电流控制方式的 等效电路图和结构图分别如图3,图4所示. 电
流
表
图3单相等效电路图
图中:.是电源内阻抗,为高通滤波器阻抗. 令=[..bUdc],,,=[u.u.bu0]图4检测电源电流控制方式结构图
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检溯电源电流控翩方式在有源电力滤波器中的应用江苏电器(2007No.6)
图中j为指令电流参考值,G(S)为与cL之 间的传递函数;G(S)为校正环节,这种控制方式把 产生谐振的传递函数G(S)包括在闭环内,选择适 当的G(S)就可以抑制谐振,为了获得良好的补偿特 性,G(S)应有较大的放大倍数,以增大系统的开 环增益,但放大倍数太大会使系统不稳定,通常 采用一阶惯性微分环节,其传递函数为G(S)=KTs/ (1+Ts);G(S)为指令电流运算电路的传递函数, 放大倍数为-1;G(S)为补偿电流发生器的传递函 数,为时间常数很小的一阶惯性环节.
由图4得至0:l'cL:fL+ic;.(S)=Gz(S)?.L(s);
.h(s)=G(s)?GI(s)?GA(s)?工.(s).
从以上可以得到系统的闭环传递函数: G(S)
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4并联型有源电力滤波器的控制算法
通过电源电流控制方式实现谐波的检测,为了 实现逆变器对谐波电流的补偿,需要控制逆变器使 其输出的能够自动跟踪计算所得的参考电流,目前 主要的控制方式有两种,分别是电流跟踪控制和电 压控制.电流控制主要有四种,分别是周期采样控 制,滞环比较控制,无差拍控制和三角载波线性控 制引.
4.1周期采样控制
此控制方法主要是根据有源电力滤波器输出电 流与参考电流i…的比较结果在采样脉冲的上升 沿改变PwM脉冲的状态.周期采样控制框图如图5所 不.
PWM一DQ
n几几几n
触发器
采样时钟脉冲
几几兀几>CLK
图5周期采样控制
4.2滞环比较控制
此控制方法是将补偿电流参考值i…与逆变器 实际电流输出值之差?输入到具有滞环特性的 比较器,通过比较器的输出来控制开关的开合,从 而使逆变器输出电流实时快速的跟踪补偿电流参考 值.其原理图如图6所示.
图6滞环比较控制
4.3无差拍控制
此控制方法是利用前一刻的补偿电流参考值和 实际电流值,计算下一刻的电流参考值及各种开关 状态下逆变器的电流输出值,选择某种开关模式作 为下一刻的开关状态,从而达到电流误差等于零. 但由于无差拍控制方法存在系统误差与调制比对系 统
参数
转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应
依赖性大,鲁棒性差,瞬态响应超调量大等 缺点,因此在实际中不常用.
4.4三角载波线性控制
此控制方法是将检测电流环节得到的电流实际 值j与参考值i…之间的偏差与高频三角载波比 较,所得到的PWM脉冲作为逆变器各开关器件的控
制信号,从而在逆变器端得到所需波形的电流.其 原理图如图7所示.
图7三角载波控制
三角载波是电压型PWM逆变器中应用较多的一 种电流控制方式,这种控制方式可以获得恒定的开 关频率,装置安全性较高,鉴于此并联型有源电力 滤波器中PWM变流器采用三角载波控制算法.此控 制方式原理图如图8所示.
图8三角载波比较控制方式的原理框图 5仿真研究
采用检测电源电流控制方式,逆变器采用三角 载波控制算法,投入三相并联型有源电力滤波器后 的系统仿真波形如图9,图10所示.喝. 一
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江苏电墨(2007No.6)检测电源电流控翩方式在有源电力滤波器中的应用
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图9非线性负荷输入电压与输入电流波形 :
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图10补偿后系统输入电压与输入电流波形 O
5
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从上图可以看出在0.02sZ前系统电流存在谐 波并且电压和电流有相位差,0.02s后并联型有源 电力滤波器投入使用,经补偿系统电流相位和电 网电压相位基本一致,系统电流波形已接近正弦 波,表明此控制策略的可行性.
6结语
通过对并联型三相有源电力滤波器数学模型的 建立和检测电源电流控制方式的并联型有源电力滤 波器的研究,建立了此种控制方法的数学模型,经 过仿真研究验证了此种控制方法可以有效地实现谐 波的动态补偿,比检测负荷侧电流控制方法有明显 的优势,在实际工程中具有应用价值.
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(上接第l2页)
以Visualbasic6.0为开发环境设计仿真程序,提 出采用四段折线对光伏电池特性曲线进行分段拟合, 运用电流反馈PI控制Buck电路.并仿真验证了该 模拟器性能良好,可以很好地模拟光伏电池阵列的 实际输出特性.可以用在光伏发电系统研究中代替 实际的太阳能电池.
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收稿日期:2007—03-13