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《諧波電流檢測位置對有源電力濾波器性能的影響研究》
孫廣星，楊濤，王永新，孫偉 西安西電電力系統(tǒng)有限公司
摘要：本文介紹了并聯(lián)有源電力濾波器諧波補(bǔ)償?shù)墓ぷ髟?div id="jfovm50" class="index-wrap">，分析對比?/span>2種諧波電流檢測位置下的諧波補(bǔ)償控制算法
0 引言
大容量非線性負(fù)載的大量投入使用
性負(fù)載為諧波源，對比了在電網(wǎng)側(cè)檢測諧波與在負(fù)載側(cè)檢測諧波2種方式下APF的優(yōu)缺點(diǎn)。
1 APF的工作原理
并聯(lián)型有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)圖，通過檢測補(bǔ)償對象中的電流
而負(fù)載電流由基波和諧波電流組成
如果設(shè)置iAPF=ih
圖1 并聯(lián)有源電力濾波器結(jié)構(gòu)圖
2 不同諧波電流檢測位置的APF控制策略
2.1 負(fù)載側(cè)諧波電流檢測與控制
如圖1所示
APF控制采用雙閉環(huán)控制，對于電壓源型并聯(lián)APF，必須穩(wěn)定其直流側(cè)電壓，因此控制策略采用外環(huán)控制直流電壓，內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)輸出電流的方案。
圖2為在負(fù)載側(cè)檢測諧波電流時的APF控制方框圖
圖2 負(fù)載側(cè)諧波電流檢測控制框圖
2.2 電網(wǎng)側(cè)諧波電流檢測與控制
由于在實(shí)際中
3 不同諧波電流檢測位置下的控制對比
負(fù)載側(cè)與電網(wǎng)側(cè)2種諧波電流檢測位置下的APF控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型如圖3所示
圖3 APF控制模型
因此從補(bǔ)償速度上看
4 仿真分析
在PSIM9·0中搭建三相四線制APF仿真模型，負(fù)載模型使用三相不控整流模擬電網(wǎng)中的諧波電流。仿真主電路如圖4所示。
圖4 仿真主電路
仿真參數(shù)見表1。
表1 仿真參數(shù)
4.1 諧波補(bǔ)償效果仿真
根據(jù)仿真模型，進(jìn)行仿真得到負(fù)載電流及其諧波含量以及CT在不同檢測位置時的APF補(bǔ)償效果，如圖5、圖6、圖7所示。
圖5 負(fù)載電流及其諧波含量
結(jié)合圖5，通過對比圖6和圖7 2種檢測位置時的補(bǔ)償效果，從電網(wǎng)電流FFT中分析可知，2種檢測位置下的APF補(bǔ)償效果幾乎相同。即均可以使負(fù)載中的諧波電流和APF中的諧波電流互相抵消，保證電網(wǎng)電流的諧波電流含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于負(fù)載電流中的諧波電流含量。
圖6 負(fù)載側(cè)檢測時電網(wǎng)電流及其諧波含量
圖7 電網(wǎng)側(cè)檢測時電網(wǎng)電流及其諧波含量
4.2 諧波補(bǔ)償響應(yīng)時間仿真
本節(jié)主要通過仿真結(jié)果分析在負(fù)載側(cè)和在電網(wǎng)側(cè)檢測諧波電流時的APF響應(yīng)時問差異：
將cT置于電網(wǎng)側(cè)與負(fù)載側(cè)2種情況下，當(dāng)負(fù)載發(fā)生突變時
1) 負(fù)載電流突升。圖8和圖9分別為cT在電網(wǎng)側(cè)時和在負(fù)載側(cè)時的電網(wǎng)電流階躍響應(yīng)圖
圖8和圖9中在0.045 s(t1)時刻負(fù)載電流突然增加1倍
圖8 CT在電網(wǎng)側(cè)時電網(wǎng)電流階躍響應(yīng)
圖9 CT在負(fù)載側(cè)時電網(wǎng)電流階躍響應(yīng)
2) 負(fù)載電流突降
圖10 CT在電網(wǎng)側(cè)時電網(wǎng)電流階躍響應(yīng)
圖11 CT在負(fù)載側(cè)時電網(wǎng)電流階躍響應(yīng)
圖10和圖11中在0.045 s(t1)時刻負(fù)載電流突然減小l倍
綜上可以得出結(jié)論
4．3 諧波檢測回路誤差仿真
實(shí)際APF裝置在檢測諧波電流時，不可避免地要在各個環(huán)節(jié)存在檢測誤差，比如CT側(cè)，信號變換側(cè)和AD轉(zhuǎn)換側(cè)等等。本節(jié)主要通過設(shè)定檢測回路誤差來仿真對比2種諧波檢測位置下的APF補(bǔ)償效果。
1)檢測回路存在0.8倍誤差。圖12和圖13分別為CT在負(fù)載側(cè)時和在電網(wǎng)側(cè)時CT在在0.8倍誤差時補(bǔ)償后的電網(wǎng)電流及諧波含量。
圖12 CT在負(fù)載側(cè)時CT存在0.8倍誤差時補(bǔ)償后的電網(wǎng)電流及其諧波含量
對比圖12和圖13可知，CT裝在電網(wǎng)側(cè)和負(fù)載側(cè)，當(dāng)CT出現(xiàn)20%采樣誤差時
2) 檢測回路存在1.2倍誤差。圖14和圖15分別為CT在負(fù)載側(cè)時和在電網(wǎng)側(cè)時CT存在1.2倍誤差時補(bǔ)償后的電網(wǎng)電流及諧波含量。
對比圖14和圖15可知，當(dāng)CT出現(xiàn)1.2倍誤差時，負(fù)載側(cè)檢測時補(bǔ)償后的電網(wǎng)電流出現(xiàn)諧波放大，電網(wǎng)中的諧波含量增多；而電網(wǎng)側(cè)檢測時補(bǔ)償后的電網(wǎng)電流可以消除這種誤差，仍可以達(dá)到補(bǔ)償效果。
圖13 CT在電網(wǎng)側(cè)時CT存在0.8倍誤差時補(bǔ)償后的電網(wǎng)電流及其諧波含量
圖14CT在負(fù)載側(cè)時CT存在1.2倍誤差時補(bǔ)償后的電網(wǎng)電流及其諧波含量
圖15 CT在電網(wǎng)側(cè)時CT存在1．2倍誤差時補(bǔ)償后的電網(wǎng)電流及其諧波含量
綜上所述
5 結(jié)束語
本文理論分析了并聯(lián)有源電力濾波器2種諧波電流檢測位置對應(yīng)的諧波電流檢測方法和控制策略
APF針對不同的諧波檢測位置，呈現(xiàn)出的不同性能差異為：
1)當(dāng)諧波檢測位置在負(fù)載側(cè)時APF裝置的響應(yīng)速度要比在電網(wǎng)側(cè)時更快
2)當(dāng)諧波檢測位置在電源側(cè)時 |
