核心提示：　　大容量有源電力濾波器實(shí)現(xiàn)方法的研宄*西安交通大學(xué)卓放何益宏李紅雨王兆安（西安710049）行了討論。提出了一種以不帶變壓器的四重化PWM變流器為主電路的大容量有源電力濾波器的實(shí)現(xiàn)方法，給出了系統(tǒng)結(jié)

　　大容量有源電力濾波器實(shí)現(xiàn)方法的研宄*西安交通大學(xué)卓放何益宏李紅雨王兆安（西安710049）行了討論。提出了一種以不帶變壓器的四重化PWM變流器為主電路的大容量有源電力濾波器的實(shí)現(xiàn)方法，給出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)洌治隽讼到y(tǒng)的控制原理……這種主電路可以不通過(guò)變壓器，直接并入或串入中、低壓配電網(wǎng)，用作電壓調(diào)節(jié)、諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償。這種有源電力濾波器的特點(diǎn)是：主電路元器件的開(kāi)關(guān)頻率與電網(wǎng)的頻率一致，每個(gè)器件在一個(gè)電網(wǎng)周期內(nèi)只開(kāi)關(guān)一次；其次是可以不用變壓器直接接入電網(wǎng)；再者是由于系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)頻率低，所以電磁干擾、開(kāi)關(guān)損耗都比較低。因此比較適合中、低壓電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償和諧波抑制。

　　在以上所述的3種方案中，多重化主電路是最為合理有效的方案。與小容量開(kāi)關(guān)器件串并聯(lián)的方案相比，主電路多重化在滿足容量要求的同時(shí)，控制電路也可以只用一套，經(jīng)濟(jì)上也更為合理。另外，采用多重化主電路的另一個(gè)好處是可以在控制上采取措施。提高整個(gè)裝置的等效開(kāi)關(guān)頻率。使系|統(tǒng)最后。

　　得到的開(kāi)關(guān)頻率數(shù)倍于電力電子器件自身所允許的開(kāi)關(guān)頻率，以取得良好的補(bǔ)償特性。

　　基于上述設(shè)想，設(shè)計(jì)制作了采用四重化主電路的有源電力濾波器實(shí)驗(yàn)裝置其主電路為4組PWM變流器通過(guò)進(jìn)線電抗器并聯(lián)連接，每組PWM變流器的容量為30kVA，使整個(gè)有源電力濾波器裝置的諧波補(bǔ)償容量達(dá)到120kVA，4組變流器采用一套控制電路統(tǒng)一控制。諧波補(bǔ)償電流指令的計(jì)算采用了基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的諧波電流檢測(cè)方法，以取得良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。為平衡各變流器的輸出功率，控制電路將計(jì)算出的補(bǔ)償信號(hào)按幅值平均分配給4組變流器的電流跟蹤控制電路，從而使每組變流器輸出的容量為總?cè)萘康?/4.為提高系統(tǒng)輸出的等效開(kāi)關(guān)頻率每組變流器在進(jìn)行電流跟蹤控制時(shí)，其開(kāi)關(guān)時(shí)刻的控制不再是獨(dú)立的，而是統(tǒng)一進(jìn)行協(xié)調(diào)，各組變流器在開(kāi)通時(shí)刻上彼此相錯(cuò)一定的角度，整個(gè)裝置的等效開(kāi)關(guān)頻率為器件開(kāi)關(guān)頻率的4倍，從而獲得良好的補(bǔ)償效果。

　　3四重化主電路實(shí)現(xiàn)的大功率有源電力濾波器結(jié)合國(guó)內(nèi)外大功率有源電力濾波器的發(fā)展情況，針對(duì)常壓工業(yè)負(fù)載設(shè)計(jì)了一種以不帶變壓器的四重化PWM變流器為主電路的有源電力濾波器，電路可直接進(jìn)入工業(yè)電網(wǎng)，減小設(shè)備投資。為有源電力濾波器的主電路原理圖。主電路由4組PWM變流器通過(guò)進(jìn)線電抗器并聯(lián)組成。4組PWM變流器的直流側(cè)并聯(lián)在一起共用一組直流電容器。

　　工作時(shí)，各組根據(jù)控制電路計(jì)算的諧波指令電流，通過(guò)各自的電流跟蹤環(huán)節(jié)控制，產(chǎn)生諧波補(bǔ)償電流，這些諧波電流相加后與負(fù)載諧波源總的諧波電流成分相等，以抵消諧波源負(fù)載電流中的諧波成分，使流入電源側(cè)的電流為不含諧波的正弦基波電流4.按主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，結(jié)合并聯(lián)型有源電力濾波器的工作原理，示出了采用四重化主電路的利用所研制的有源電力濾波器裝置對(duì)電路進(jìn)行了諧波補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)。諧波源由一個(gè)帶電感性負(fù)載卓放：男，1962年5月生，副教授。研究方向?yàn)橹C波抑制與電力電子技術(shù)。

　　在進(jìn)行諧波補(bǔ)償時(shí)，可將4組變流器所產(chǎn)生的諧波補(bǔ)償電流看成是4個(gè)電流源輸出的電流與負(fù)載諧波電流iL之間進(jìn)行的迭加運(yùn)算。流入電源側(cè)的電流就是含有諧波電流的負(fù)載電流與各有源電力濾波器輸出的電流之間的迭加。控制時(shí)，對(duì)每組的輸出容量進(jìn)行均衡控制，使每組所產(chǎn)生的諧波電流均為負(fù)載中諧波電流的1/4.這樣，當(dāng)各組電流id、ic2、ic3和與負(fù)載電流iL相加后，流入電源的電流is便成為不含有諧波成分的基波電流。

　　四重化PWM變流器單相等效電路為提高有源電力濾波器的等效輸出開(kāi)關(guān)頻率，給出了整個(gè)控制系統(tǒng)的計(jì)算電路原理框圖和時(shí)基脈沖分配示意圖。為協(xié)調(diào)4組PWM變流器的補(bǔ)償控制，每組均設(shè)置了電流跟蹤控制電路和驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，電流跟蹤控制的時(shí)基脈沖由控制電路統(tǒng)一處理，按一定的時(shí)序分配到各跟蹤控制模塊。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，讓第二組的基準(zhǔn)時(shí)鐘落后第一組基準(zhǔn)時(shí)鐘折合電角度90°，第三組的基準(zhǔn)時(shí)鐘落后第二組基準(zhǔn)時(shí)鐘折合電角度90°，依次類推。這樣，系統(tǒng)最終得到的開(kāi)關(guān)頻率是各組頻率的4倍。各PWM變流器的時(shí)基脈沖分配原理圖可參見(jiàn)。

　　的三相整流橋組成。給出了投入有源電力濾波器前后的實(shí)驗(yàn)波形和對(duì)應(yīng)的頻譜圖。從給出的波形圖和頻譜圖可以看出，補(bǔ)償前，三相電流波形為正負(fù)交變的梯形波，波形畸變嚴(yán)重，頻譜圖中的高次諧波分量具有一定的幅值；補(bǔ)償后電源電流波形得到明顯改善，基本成為正弦，頻譜圖中，高次諧波電流成分基本消除，說(shuō)明有源電力濾波器有著良好的補(bǔ)償效果。

　　5結(jié)論提出了以不帶變壓器的四重化PWM變流器為主電路的大容量有源電力濾波器的實(shí)現(xiàn)方法，該方法有效地解決了有源電力濾波器在大容量時(shí)所遇見(jiàn)的容量和開(kāi)關(guān)頻率之間的矛盾。結(jié)論如下：采用多重化主電路可以解決大容量單個(gè)電力電子器件開(kāi)關(guān)頻率過(guò)低的問(wèn)題，多重化主電路可以使系統(tǒng)等效開(kāi)關(guān)頻率成倍提高，使有源電力濾波器有良好的補(bǔ)償效果。

　　采用多重化主電路可以成倍擴(kuò)大裝置的補(bǔ)償容量。