電力有源濾波器技術(shù)狀況及問(wèn)題探討[6]

  3電力有源濾波器的分類

  （1）按電路拓樸結(jié)構(gòu)分類，電力有源濾波器可分為并聯(lián)型、串聯(lián)型、串－并聯(lián)型和混合型。

  （2）按電源類型分類，APF可分為單相APF、三相三線制APF、三相四線制APF及有源線路調(diào)節(jié)器（APLC）等。

  三相四線制APF主要是為了補(bǔ)償電源中線上的電流諧波、無(wú)功功率及三相之間的不平衡問(wèn)題。當(dāng)功率額定值較小時(shí)，其主電路可直接采用三相逆變器，而將直流側(cè)電容中點(diǎn)聯(lián)接到電源中點(diǎn)上。當(dāng)負(fù)載功率較大時(shí)可用四橋臂的逆變器，將第四橋臂單獨(dú)用于補(bǔ)償中線；為了實(shí)現(xiàn)三相獨(dú)立調(diào)節(jié)，還可使用更復(fù)雜的三個(gè)單相橋式逆變器進(jìn)行分別補(bǔ)償。有源線路調(diào)節(jié)器是向電網(wǎng)中的某個(gè)（或幾個(gè)）優(yōu)選節(jié)點(diǎn)注入消諧波補(bǔ)償電流，以達(dá)到在一定范圍內(nèi)電網(wǎng)的電能質(zhì)量綜合治理。目前更高層次的電力有源濾波技術(shù)在國(guó)外尚處于研究階段。

  4電力有源濾波器的控制

  如上所述，電力有源濾波器的控制主要是指令電流的運(yùn)算和補(bǔ)償電流的產(chǎn)生。

  （1）指令電流的運(yùn)算

  指令電流iC的運(yùn)算方法主要有以下幾種：

  ①基于頻域運(yùn)算的方法：這是最早應(yīng)用于指令電流運(yùn)算的一類方法。其基本思想是用頻域?yàn)V波的方法（使用帶通濾波器），首先分離負(fù)載電流中的基波分量和諧波分量，然后再使用電路理論中的計(jì)算方法將基波電流分解為基波有功分量和基波無(wú)功分量。由于需要采用銳截止的高階帶通濾波器，所以附加相移較大。另外，其濾波器特性對(duì)電網(wǎng)頻率波動(dòng)和電路元件參數(shù)也較敏感。所以該方法已較少采用，而轉(zhuǎn)向以快速付里葉變換為基礎(chǔ)的全數(shù)字頻域?yàn)V波方法，并且能自動(dòng)跟蹤電網(wǎng)頻率的波動(dòng)而自適應(yīng)提取基波分量。但該方法仍存在較大時(shí)延、實(shí)時(shí)性較差、補(bǔ)償效果不好等問(wèn)題。

  ②瞬時(shí)空間矢量法：基于無(wú)功功率理論的瞬間矢量法是目前三相電力有源濾波器中應(yīng)用最廣的一種指令電流運(yùn)算方法。最早是由日本學(xué)者H·Akagi于1984年提出，僅適用于對(duì)稱三相電路，后經(jīng)不斷改進(jìn)，現(xiàn)已包括p－q法、ip－iq法以及d－q法等。p－q法最早應(yīng)用，僅適用于對(duì)稱三相且無(wú)畸變的電網(wǎng)；ip－iq法不僅對(duì)電源電壓畸變有效，而且也適用于不對(duì)稱三相電網(wǎng)；基于同步旋轉(zhuǎn)park變換的d－q法不僅簡(jiǎn)化了對(duì)稱無(wú)畸變下的指令電流運(yùn)算，而且也適用于不對(duì)稱、有畸變的電網(wǎng)。

  ③基于現(xiàn)代控制理論的方法：最早應(yīng)用的有基于P－I控制器的方法，因P－I控制器的特性不能適應(yīng)負(fù)載及電網(wǎng)的變化，后來(lái)又提出了基于滑?？刂萍澳：刂频痊F(xiàn)代控制方法。它們都是直接根據(jù)逆變器直流側(cè)的電壓（電壓型APF）或電流（電流型APF），求出所需的電網(wǎng)電流的基波有功分量幅值，從而求出所需補(bǔ)償電流的指令值ic。這種方法適用于單相和三相APF，也適用于電網(wǎng)電壓畸變的情況。

  ④自適應(yīng)檢測(cè)法：該方法基于自適應(yīng)濾波中的自適應(yīng)干擾抵消原理，從負(fù)載電流中消去基波有功分量，從而得到所需的補(bǔ)償電流指令值。該方法的突出優(yōu)點(diǎn)是對(duì)電網(wǎng)電壓畸變、頻率偏移及電網(wǎng)參數(shù)變化有較好的自適應(yīng)調(diào)整能力，但目前其動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度還較慢。后來(lái)又提出了用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的自適應(yīng)檢測(cè)法。

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