144基于酝粤栽蕴粤月的电力系统有源滤波器的设计
基于酝粤栽蕴粤月的电力系统有源滤波器的设计鄢
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强渊天津农学院工程技术学院袁天津猿园园猿愿源冤
摘要院谐波的存在使得电力系统中绝大多数设备不能工作在正弦电能的电网环境袁会对电力系统稳定运行造成很大的危害遥进行谐波的抑制和补偿是现在从事电力研究人员主要攻克的难关袁有源滤波器的出现有效地解决了这一问题遥基于瞬时无功功率理论的检测和电流滞环控制方法袁设计了电力系统有源滤波器袁并利用酝粤栽蕴粤月辕杂陨晕哉蕴陨晕运自带的仿真模块进行滤波器的部分以及整体模拟仿真遥仿真结果表明袁设计的有源滤波器具有检测谐波电流以及进行谐波抑制尧无功补偿的功能遥
关键词院谐波电流曰有源滤波器曰无功功率补偿曰酝粤栽蕴粤月仿真
粤遭泽贼则葬糟贼押陨灶贼澡蚤泽责葬责藻则熏贼澡藻葬糟贼蚤增藻责燥憎藻则枣蚤造贼藻则燥枣责燥憎藻则泽赠泽贼藻皂蚤泽凿藻泽蚤早灶藻凿遭葬泽藻凿燥灶蚤灶泽贼葬灶贼葬灶藻燥怎泽则藻葬糟贼蚤增藻责燥憎藻则贼澡藻燥则赠葬灶凿糟怎则则藻灶贼澡赠泽贼藻则藻泽蚤泽糟燥灶贼则燥造皂藻贼澡燥凿援栽澡藻泽蚤皂怎造葬贼蚤燥灶皂燥凿怎造藻燥枣酝粤栽蕴粤月辕杂陨晕哉蕴陨晕运蚤泽怎泽藻凿贼燥泽蚤皂怎造葬贼藻贼澡藻责葬则贼葬灶凿贼澡藻憎澡燥造藻燥枣贼澡藻枣蚤造贼藻则援
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随着电力电子器件在电力系统中的广泛应用袁电网产生大量的谐波和无功袁造成严重的污染袁而谐波和无功是衡量电网质量的两个重要指标袁因此抑制谐波是当前需要解决的重要问题咱员暂遥电力系统有源滤波器可以补偿动态谐波和变化的无功功率袁其构成元件绝大多数都是高度集成化芯片袁弥补了蕴悦滤波器体积庞大尧重量大的缺点袁而且能够使用于各种不同的电力系统环境咱圆暂遥员有源滤波器的结构及工作原理
电力系统有源滤波器基本结构如图员所示咱猿暂袁主要由电流谐波检测模块尧电流谐波补偿控制系统尧脉宽调制逆变电路等组成袁其工作原理是谐波电流检测模块检测谐波源得到指令信号袁信号经控制系统运算得到一组能够驱动逆变器开关器件工作的触发脉冲组合袁使逆变器经过工作输出与检测到的谐波电流方向反向且大小相同的补偿电流袁从而对谐波源中含有的谐波分量进行抑制并进行补偿袁以实现对谐波源进行滤波的作用遥
图圆谐波源仿真模型
图猿三相电流仿真波形
图员有源滤波器结构
圆谐波源模块的设计
电源模块采用酝粤栽蕴粤月辕杂蚤皂孕燥憎藻则杂赠泽贼藻皂工具箱里的粤悦灾燥造贼葬早藻杂燥怎则糟藻模块袁逆变器主电路模块为杂蚤皂孕燥憎藻则杂赠泽贼藻皂工具箱中提供的陨郧月栽和二极管并联的三相桥式电路模型遥非线性负载模块利用带电阻电感负载的整流二极管进行粤悦辕阅悦变换作为谐波源遥
利用酝粤栽蕴粤月辕杂陨酝哉蕴陨晕运仿真工具所搭建的三相全控整流桥阻感负载仿真模型如图圆所示袁仿真得到谐波源电流和电压的波形如图猿尧图源所示遥
鄢天津市企业科技特派员项目渊圆园员愿原悦原园缘冤
图源三相电压仿真波形
猿主电路的设计
基于电压型滤波器设计主电路袁考虑电路的工作频率尧器件本身的容量袁选取绝缘栅双极型晶体管作为主电路中的开关及器件咱源暂遥主电路的电能容量设置为缘园噪灾粤袁开关频率设置为员缘噪匀扎袁将电容的击穿参数设置为员园园园灾袁可求出直流侧器件储能器件
叶工业控制计算机曳圆园员怨年第猿圆卷第员员期电容的容值约为员远苑滋云遥源谐波电流检测模块设计
设计采用蚤责原蚤择谐波电流检测方法袁选择二阶巴特沃斯滤波器进行谐波电流检测模块的设计咱缘暂袁搭建仿真模块如图缘所示遥
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图缘谐波检测模块
缘补偿电流产生模块
建立补偿电流发生的控制模块如图远所示袁将谐波电流检测模块运算得到的指令信号与三角波发生器发出的波形进行比较后通过电流滞环模块输入到数据转换模块得到变流器控制信号遥
图愿谐波电流检测波形
图怨控制补偿电路输出波形
图远控制补偿电路仿真模型
远系统仿真与结果分析
将谐波源模块尧谐波电流检测模块尧补偿控制模块进行组合袁得到一个完整的有源滤波器装置模型袁如图苑所示遥
图员园补偿后电流波形
苑结束语
结合蚤责原蚤择电流检测法和电流滞环控制理论设计了有源滤波器袁利用酝粤栽蕴粤月软件建立了系统的仿真模型袁仿真结果表明系统能够正常工作袁通过微调各模块能够对谐波源进行更理想的谐波抑制和无功补偿袁使系统的电流波形始终保持正弦袁也可看出各模块参数的选取以及电网所存在的非线性负载的性质袁对系统谐波的补偿有密切的关系遥
图苑
电力系统有源滤波器仿真模型
利用酝粤栽蕴粤月软件进行仿真袁其参数设置为院员冤三相电源设置为圆圆园灾袁系统频率设置为缘园匀扎曰
圆冤直流侧电阻为圆圆园赘袁电感为园援员匀袁交流侧电感为员皂匀曰猿冤主电路中逆变器直流源一侧的电容容量值设置为员远苑滋云曰源冤谐波电流检测方法采用蚤责原蚤择运算方式曰
缘冤补偿电流发生器利用谐波电流滞环控制方法进行设计遥仿真波形如图愿耀图员园所示袁可以看出谐波电流中含有许多高次谐波袁经补偿模块得到一组开关器件的驱动脉冲信号控制并联型电力系统有源滤波器袁能够对电网中所含有的谐波成分进行有效的抑制遥
咱员暂王雪袁高云广袁吝伶艳袁等援有源电力滤波器的研究现状与展望咱允暂援电咱圆暂王仑援电力系统中的谐波检测和抑制技术探讨咱允暂援现代制造技术与咱猿暂涂晖袁宋文伟袁张华军援并联型有源电力滤波器仿真研究咱允暂援工业控咱源暂潘凯援并联三相三线制有源电力滤波器的仿真与设计咱阅暂援大连院大连咱缘暂韩晓新袁是利娜袁邢绍邦袁等援三相三线制有源电力滤波器谐波检测方
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参考文献