有源电力滤波器设计和应用中的问题与对策[可修改版ppt]

ISh(s)1GA(s) 1GA(s)
G ωA(Sω 为)电网 k 0 基波角0频ω 率k ω 1， S,ω ω tω S,ω t混合滤波系I统Lh(控s)制系1统ZZ框FS图((ss))
1GP(s)
GP (s)
ZS (s) ZF (s)
ωt为无源滤波器调谐角频率
有源电力滤波器对并
：
ILh(s)
IFh(s)
ZSh
ISh
LS
RS
ICh
GA ILh
常见问题： 1）所需有源滤波器容量大于原有测量值 2）安装有源滤波器后负荷侧谐波电流反而增大了
负载特性对系统的影响与对策
更准确的、考虑负载特性的模型
+ U S
-
ZS
LS
RS
IS IC
IP U P
IF
负
载
ZL
IL
并联型有源电力滤波器应用的一般系统结构
uS电a 网 uSb
有源滤波器补偿部分谐波的仿真结果（GA=0.5）
抑制谐振作用的分析
只考虑负载电流谐波的情况
ZS
IS
IP
U P A
LS
RS
+
IC
U S
-
IF
LF CF
Hale Waihona Puke ZFRFIL
只考虑负载 电流谐波
ZS
ISh
IPh
U Ph
A
LS RS
ICh
IFh
LF CF
ZF
ILh
RF
GA
GA
IC(h ω )G A (ω )IL(h ω )
uSc
并入式混合滤波系统结构框图
ZS iS
A相电压 负载电流
指电
直令 流 驱
流 侧 电
电 流
跟 踪
动 保
压计 控 护
算制
无源投切控制 有源滤波器 输出电流
控制电路
iC
CT
C
有源电力滤波器
主电路
i 负载电流检测 CT L 负载
5次
7次
无源滤波器
不同检测点对系统特性的影响分析
+ U S
-
ZS
IS C B IP U P A
LS
RS
有 源
IC
电
力
滤
波
器
IP
IF
无
源 滤
L5
波 C5
L7 C7
ZF
器 R5 R7
负 载
只有有源
IL
ZSh
ISh
LS
RS
ICh
IChGAILh 0GA1
GA
ILh
ISh ILh ICh (1GA)ILh
ZSh
LS
RS
GA
只有 I无Sh 源
IFh
L5 L7
C5 C7 ZFh
R5 R7
ILh
ZSh
电网谐波电流分量：
ISh[1GA]ZSZhFZhFhILh
幅频 特性
无源滤波器谐波电流分量：
IFh[1GA]ZSZ hSZ hFhILh
幅频 特性
当GA=1时，有源电力滤波器补偿全部负 载谐波，无源滤波器只补偿了基波无功。
并入式混合滤波系统一般的控制方法
有源滤波器补偿所有谐波的仿真结果（GA=1） 有源滤波器不补偿5、7次谐波的仿真结果
ISh
LS RS
ICh
IPh IFh
L5 L7
C5 C7 ZFh
R5 R7
ILh ISh(1ZSG hAZ)ZFFhhILh
ISh
ZFh ZShZFh
ILh
GA
混合滤波系统仅考虑负载谐波源时单相谐波等效电路图
并入式混合滤波系统一般的控制方法
谐波全部补偿控制方法的原理及其存在的问题
有源电力滤波器检测负载全部谐波电流，输出补偿负载全部谐波。
有源电力滤波器设 计和应用中的问题
与对策
谐波的危害
Ø干扰其他电气、电子设备，使之发生故障，甚至引起电网局部 谐振，设备损毁；
Ø造成额外电能损耗，引起设备过热，甚至烧毁。
并联型
电网
iS
有源
iC
滤波器
iL uS
用户 设备
电网
串联型
uC
有源 滤波器
uL
用户 设备
混 合
+
型
有源滤波器
+
无源滤波器
无功补偿等装置
LS
RS
IC
IF
LF
负
CF
ZF
RF
载
IL
混合系统中有源电力滤波器谐波电流检测共有以下几种方 法：
检测负载侧A点谐波电流控制方法； 检测无源滤波器补偿后B点谐波电流控制方法； 检测电网侧C点谐波电流控制方法；
并入式混合滤波系统一般的控制方法
并入式混合型并联滤波器单相等效电路图
+ U S
-
ZS
IS
US V
IS A
IC A
10ms/格
IA A
非线性负载和无功补偿电容器 均投入后的实验波形
抑制谐振作用的分析
电流检测点位于A点对并联谐振抑制情况分析（补偿后 ）
20A/格 10A/格 20A/格 80V/格
US V IS A IC A
10ms/格
IA A
检测A点电流控制策略
抑制谐振作用的分析
电流检测点位于A点对串联谐振抑制情况分析（补偿前）
准确 快速 稳定的 减小有源装置 检测与控制方法 容量以降低造价
系统层面问题
优化配置 稳定控制
系统层面问题的起因
补偿特性由有源滤波器、负载、电网以及可能的无源滤波器共同决定
电网
负载
C5 C7
CHF
APF
变流器 L5 L7 LHF
RHF
PF
负载特性对系统的影响与对策
常规的、基于有源滤波器本身的认识
有源滤波器抑制并联谐振仿真波形
抑制谐振作用的分析
有源滤波器抑制串联谐振仿真波形
抑制谐振作用的分析
电流检测点位于A点对并联谐振抑制情况分析（补偿前）
20A/格 10A/格 20A/格 80V/格 20A/格 10A/格 20A/格 80V/格
US V IS A IC A
10ms/格
IA A
仅投入非线性负载时的实验波形
+
GP(s)
ISh(s)
联谐振有抑制作用
GA(s)
-
ICh(s)
抑制谐振作用的分析
只考虑电网电压畸变的情况
+ U Sh
-
ZS
ISh
LS
RS
U Ph IFh
LF CF
ZF
RF
ISh (s)ZF(s) 1ZS(s)USh (s)
幅频 特性
ICh (s) 0
有源电力滤波器对串 联谐振无抑制作用
抑制谐振作用的分析
抑制谐振作用的分析
电流检测点位于A点对串联谐振抑制情况分析（补偿后）
US V IS A IC A IA A 10ms/格
检测A点电流控制策略
一般控制方法下系统问题总结
并入式混合型并联滤波系统采用检测负载谐波电流的控 制方法主要有以下特点：
① 对有源滤波器、无源滤波器的容量优化配置要求对有源 滤波器的补偿系数和所分担谐波成分精心设计。
准确 快速 稳定的 检测与控制方法
减小有源装置 容量以降低造价
系统层面问题
准确性、快速性 不满足要求
谐波源波形
稳定性不满足要求
滤波后波形
准确 快速 稳定的 减小有源装置 检测与控制方法 容量以降低造价
系统层面问题
有源电力滤波器造价随容量增加而急剧上升
造价
有源 滤波器
无源 滤波器
容量
价格昂贵的全控型电力半导体器件
20A/格 10A/格 20A/格 80V/格 20A/格 10A/格 20A/格 80V/格
US V IS A IC A
US V IS A IC A
10ms/格
IA A
仅投入非线性负载时的实验波形
IA A
10ms/格
非线性负载和无功补偿电容器 均投入后的实验波形
20A/格 10A/格 20A/格 80V/格