一种用于配电系统谐振抑制及谐波治理的新型PAPF控制方法

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第28卷第27期中国电机工程学报 V ol.28 No.27 Sep. 25, 2008

70 2008年9月25日 Proceedings of the CSEE ©2008 Chin.Soc.for Elec.Eng. 文章编号:0258-8013 (2008) 27-0070-08 中图分类号:TM 761 文献标志码:A 学科分类号:470⋅40

一种用于配电系统谐振抑制及谐波治理的

新型PAPF控制方法

吴隆辉,卓放,张鹏博,李晖,王兆安

(西安交通大学电气工程学院,陕西省西安市 710049)

A Novel Control Method of PAPF for Resonance Damping and

Harmonics Compensation in Power System

WU Long-hui, ZHUO Fang, ZHANG Peng-bo, LI Hui, WANG Zhao-an

(School of Electrical Engineer, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, Shaanxi Province, China)

ABSTRACT: In power system, capacitors are widely used to compensate reactive power, which generally cause resonant problems in harmonic distorted network. In this paper, parallel active power filter (PAPF) is used to damp the resonances. Firstly, the damping characteristics of PAPF with traditional load current detection methods (detecting current including or not including the capacitor current) are analyzed respectively. The analysis results show that PAPF is effective for parallel resonance damping, but can not damp series resonance when capacitor current is not included in the detecting current. And when capacitor current is included in the detecting current, PAPF is prone to be unstable and can not damp parallel and series resonance. Then a novel control method of PAPF is proposed. PAPF with the proposed control method has excellent performance in damping of both parallel resonance and series resonance, whether the capacitor current is included in the detecting current of PAPF or not. Also the PAPF with proposed method has strong ability in harmonic compensation. Finally, the experiment results are presented to verify the analysis.

KEY WORDS: resonance damping; harmonics compensation; capacitor; parallel active power fillter

摘要:针对配电系统中时有发生的并联电容器与电网阻抗之间谐振的现象,该文首先分析了传统的负载电流检测方式下并联型有源电力滤波器(parallel active power filter,PAPF)对系统谐振的抑制情况。分析表明,由于无功补偿电容器的影响,传统控制策略下的PAPF对系统谐振的抑制效果不理想,同时当检测的负载电流中包括无功补偿电容器电流时,系统还有可能出现不稳定的现象。针对这种情况该文提出了一种新的PAPF控制策略,该控制策略可以在进行谐波治理的同时有效抑制负载谐波电流或者系统谐波电压造成的并联电容器与电网阻抗之间的谐振。最后给出了实验验证结果。

关键词:谐振抑制;谐波治理;电容器;并联型有源电力滤波器

0 引言

并联电容器是电网无功补偿的重要设备,根据不同的负荷水平来确定电容器的投切,可达到减少网络损耗、消除过载和改善电压分布的效果[1-2]。随着变频器等非线性负载的广泛应用,使低压配电系统中的谐波电流日益增加,谐波电流在电网阻抗上产生谐波电压。在一定的参数配合下,谐波电流或者谐波电压有可能使并联无功补偿电容器与电网阻抗产生并联或者串联谐振,这种情况在低压配电系统中时有发生,严重危及并联电容器本身及系统的安全运行。解决这一问题,通常在电容器支路串接一定电抗率的电抗器来改变系统的谐振点,但此时系统的谐振点并没有消失,只是从一个频率转移到另外一个频率,如果出现该频率的激励,系统仍然会发生谐振[3-5]。

并联型有源电力滤波器(PAPF)作为抑制谐波污染的一种手段,以其优越的性能正在被越来越广泛的采用[6-13]。针对低压配电系统中时有发生的并联电容器与电网阻抗之间谐振的现象,本文提出了一种新的PAPF控制策略。该控制策略在进行谐波治理的同时能有效抑制负载谐波电流或者系统谐波电压造成的并联电容器与电网阻抗之间的谐振。

1 PAPF模型

PAPF的主电路大多采用电压型逆变器,并联接

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