這種方法將補償電流指令信號ic*和實際補償電流信號ic之間的差Δic經(jīng)放大器A放大之后再與三角波比較,放大器A一般采用比例放大器或者比例積分放大器,控制電路的設(shè)計目標將Δic控制為較小。三角波比較方式的特點是電流響應(yīng)比較慢,跟隨誤差大,硬件復(fù)雜,器件開關(guān)頻率固定,輸出電壓中所含的諧波少。
滯環(huán)電流控制具有簡單靈活,性能與系統(tǒng)參數(shù)無關(guān), 動態(tài)響應(yīng)速度快,魯棒性好,精度較高等優(yōu)點,因此在跟蹤諧波電流或電壓的控制方面應(yīng)用較多。
把補償電流的指令信號ic*和實際補償電流信號ic 進行比較,得到兩者的差值Δic,將其差值Δic作為滯環(huán)比較器的輸入,通過滯環(huán)比較器產(chǎn)生控制主電路中開關(guān)通斷的PWM控制信號,該信號經(jīng)驅(qū)動電路來控制開關(guān)的通斷, 從而達到控制實際補償電流i 跟蹤指令電流i *變化的目的。
這種控制電路的特點是不需要載波,硬件電路簡單, 電流響應(yīng)快,若滯環(huán)寬度固定則其電流跟蹤誤差范圍固定。但這種方式中的滯環(huán)寬度H對補償電流的跟蹤性能有較大的影響:當H較大時,其跟蹤誤差大,跟蹤能力差, 對主電路中電力半導(dǎo)體器件的開關(guān)頻率要求較低;反之, 當H較小時其電流跟蹤誤差小,但同時對主電路中電力半導(dǎo)體器件的開關(guān)頻率要求就比較高。
3 有源電力濾波器的現(xiàn)狀及發(fā)展前景
3.1 國外的研究現(xiàn)狀
目前,有源電力濾波器在國外的研究以日本為代表,已經(jīng)進入實用化階段,已有很多應(yīng)用實例。隨著容量的逐步提高,其應(yīng)用范圍也從補償用電戶自身的諧波向改善整個電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的方向發(fā)展。
有源電力濾波器在日美等工業(yè)發(fā)達國家已經(jīng)得到了高度的重視和廣泛的應(yīng)用。一些裝置已經(jīng)相當成熟,其產(chǎn)品開始進入大量實用化階段。如日本的有源電力濾波器使用很普遍,并聯(lián)型有源電力濾波器容量達50 MVA,采用的是GTO、SCR器件,用于治理電弧引起的閃變。
3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
國內(nèi)對于補償諧波的有源電力濾波器的研究十分活躍,技術(shù)也相當成熟,但仍處于試驗階段,且成本較高。并聯(lián)型有源電力濾波器的研究較為成熟,主要以理論和實驗研究為主。雖然我們在理論上已經(jīng)**了一定的成就, 但多數(shù)只是實驗樣機,存在容量小、可靠性差、補償效果不理想、造**等缺點。
3.3發(fā)展前景
隨著快速、大功率電力電子開關(guān)器件的研制成功,基于瞬時無功理論的瞬時空間矢量法的提出,以及微機控制技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)的不斷發(fā)展,有源電力濾波技術(shù)也得到了快速發(fā)展。
目前有源電力濾波器在日美工業(yè)發(fā)達國家已經(jīng)得到了高度的重視和廣泛的應(yīng)用,我國還處在研究試用階段,而且成本相對較高。但隨著大功率電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的不斷發(fā)展,APF的成本不斷降低,加上其濾波效果良好,在我國必將有廣闊的應(yīng)用前景。
4 安科瑞有源電力濾波器介紹
4.1 工作原理
ANAPF系列有源電力濾波器并聯(lián)在含諧波負載的低壓配電系統(tǒng)中,能夠?qū)討B(tài)變化的諧波電流進行快速實時的跟蹤和補償。其原理為:ANAPF系列有源電力濾波器通過CT采集系統(tǒng)諧波電流,經(jīng)控制器快速計算并提取各次諧波電流的含量,產(chǎn)生諧波電流指令,通過功率執(zhí)行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補償電流,并注入電力系統(tǒng)中,從而抵消非線性負載所產(chǎn)生的諧波電流。
圖4-1 ANAPF有源電力濾波器原理圖
4.2 產(chǎn)品特點
● DSP+FPGA全數(shù)字控制方式,具有較快的響應(yīng)時間,主電路拓撲和控制算法,精度較高、運行較穩(wěn)定;
● 一機多能,既可補諧波,又可兼補無功,可對2～31次諧波進行全補償或*特定次諧波進行補償;
● 具有完善的橋臂過流保護、直流過壓保護、裝置過溫保護功能;
● 模塊化設(shè)計,體積小,安裝便利,方便擴容;
● 采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏以實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制,使用方便,易于操作和維護;
● 輸出端加裝濾波裝置,降低高頻紋波對電力系統(tǒng)的影響;
● 多機并聯(lián),達到較高的電流輸出等級;
● 擁有自主技術(shù)。
4.3選型示例
上海某工廠辦公大樓變壓器容量為250KVA,變壓器負載率為0.8,主要負載為節(jié)能燈、變頻空調(diào)和電梯等,屬于辦公樓宇。
變壓器容量為250KVA;
變壓器負載率為0.8;
負載類型屬于辦公樓宇,根據(jù)表1估算THDi為30%;
查表4可得估算諧波電流值為83A;
如果根據(jù)公式(2)計算,結(jié)果是一樣的;
本案例是在變電所低壓電容柜中設(shè)置無功補償,同時在局部諧波源**設(shè)置有源電力濾波器,采用局部治理的方式治理諧波。
局部治理適用于諧波源集中在某一條或幾條饋出支路的配電系統(tǒng),比如醫(yī)院的儀器、UPS電源等,雖然單臺設(shè)備的電流小,諧波含量低,但為防止其他設(shè)備產(chǎn)生的諧波對其干擾,采用局部諧波治理。
(三)就地治理
就地治理上圖示例
本案例是在變電所低壓電容柜中設(shè)置無功補償,同時在主要諧波源的**設(shè)置有源電力濾波器,采用就地治理方式的治理諧波。
就地治理適用于諧波源比較明確且單臺設(shè)備諧波含量較大的配電系統(tǒng),比如大型商業(yè)區(qū)的景觀照明、影劇院的可控硅調(diào)光設(shè)備、工業(yè)區(qū)的變頻器調(diào)速設(shè)備等,單臺設(shè)備電流大、諧波含量高、諧波電流大,為防止諧波電流影響其他用電設(shè)備,采用就地治理。
4.5安科瑞有源電力濾波器選型
立柜式
5 結(jié)束語
與傳統(tǒng)諧波治理技術(shù)相比,有源電力濾波器作為凈化電網(wǎng)污染,改善供電質(zhì)量的一種裝置,具有明顯的優(yōu)勢。大功率電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的不斷發(fā)展,APF的成本逐漸降低,在我國必將有廣闊的應(yīng)用前景,與此同時,此裝置在農(nóng)村電網(wǎng)治理上也必然得到廣泛應(yīng)用。
更新時間：2024-02-28 
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