電力有源濾波器技術(shù)狀況及問題探討[1]

  隨著大功率開關(guān)器件的日益廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)諧波抑制及無功補(bǔ)償問題變得日益迫切，電力有源濾波技術(shù)是解決上述問題的有效手段。本文簡(jiǎn)要介紹電力有源濾波技術(shù)的原理、分類和控制策略，并對(duì)電子有源濾波技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r和應(yīng)用中應(yīng)考慮的一些問題作一些簡(jiǎn)要介紹。

  1引言

  電力電子技術(shù)是未來科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要支柱，有人預(yù)言：電力電子技術(shù)連同運(yùn)動(dòng)控制將和計(jì)算機(jī)技術(shù)一起成為21世紀(jì)最重要的兩大技術(shù)。然而，電力電子技術(shù)帶來方便、高效的巨大利益的同時(shí)，它的非線性、沖擊性和不平衡用電特性，也給公用電網(wǎng)的供電質(zhì)量造成嚴(yán)重污染，對(duì)公用電網(wǎng)注入大量的諧波和無功功率。另一方面，隨著以計(jì)算機(jī)為代表的大量敏感設(shè)備的普及應(yīng)用，人們對(duì)公用電網(wǎng)的供電質(zhì)量要求越來越高，對(duì)電網(wǎng)中的諧波含量及用電設(shè)備的功率因數(shù)提出了更嚴(yán)格的要求。

  傳統(tǒng)的諧波抑制和無功補(bǔ)償方法是無源濾波技術(shù)，即使用由電力電容器等無源器件構(gòu)成無源濾波器，該無源濾波器與需補(bǔ)償?shù)姆蔷€性負(fù)載并聯(lián)，為諧波提供一個(gè)低阻通路的同時(shí)也提供負(fù)載所需要的無功功率。雖然無源濾波器具有簡(jiǎn)單、方便的優(yōu)點(diǎn)，但它也存在如下缺點(diǎn)：

  ①只能抑制固定的幾次諧波，并對(duì)某次諧波在一定條件下會(huì)產(chǎn)生諧振而使諧波放大；

  針對(duì)無源濾波技術(shù)的上述缺點(diǎn)，1976年，L·Gyugi提出用PWM逆變器構(gòu)成“電力有源濾波器”（activepowerfilter,簡(jiǎn)稱APF）。80年代以后，由于電力電子器件及其控制技術(shù)的發(fā)展，APF技術(shù)的發(fā)展逐步走向成熟，在國(guó)外已得到廣泛應(yīng)用。與無源濾波器相比，APF具有高度可控制和快速響應(yīng)特性，并且能跟蹤補(bǔ)償各次諧波、自動(dòng)產(chǎn)生所需變化的無功功率，其特性不受系統(tǒng)影響，無諧波放大危險(xiǎn)，相對(duì)體積重量較小等突出優(yōu)點(diǎn)，因而已成為電力諧波抑制和無功補(bǔ)償?shù)闹匾侄巍PF的推廣應(yīng)用也必將給我國(guó)電力工業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

  本文首先簡(jiǎn)要介紹電力有源濾波技術(shù)的基本原理和分類：然后著重介紹APF中已提出的幾種主要控制策略；最后，對(duì)APF技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及應(yīng)用時(shí)應(yīng)考慮的一些問題作簡(jiǎn)單介紹，以便引起大家對(duì)APF推廣應(yīng)用的興趣。

  2電力有源濾波器的基本原理

  電力有源濾波器系統(tǒng)主要由兩大部分組成，即指令電流運(yùn)算電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路（由電流跟蹤控制電路、驅(qū)動(dòng)電路和主電路三部分構(gòu)成）。

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