有源电力滤波和电容器组混合补偿技术的研究

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电力系统中的电容器补偿技术研究

电力系统中的电容器补偿技术研究随着现代社会对电力需求的不断增长，电力系统的稳定性和可靠性显得尤为重要。

而电容器补偿技术作为一种提高电力系统性能的关键技术，近年来备受研究人员的关注。

本文将探讨电容器补偿技术在电力系统中的应用，并着重讨论其在提高功率因数、降低线损和改善电压质量方面的效果。

一、电容器补偿技术的基本原理电容器补偿技术是通过向电力系统中并联连接电容器，来改善输电线路的电气特性。

其基本原理是利用电容器的容性作用，以补偿感性负载所消耗的无功功率，从而提高系统的功率因数和电压质量。

在电力系统中，随着负载的增加，感性负载的比例也随之增加。

而感性负载所消耗的无功功率会引起电流与电压之间的相位差，从而降低功率因数。

电容器补偿技术能够通过添加适当容量的电容器，将感性负载产生的无功功率转化为有功功率，从而提高电力系统的功率因数。

二、电容器补偿技术在提高功率因数方面的应用功率因数是衡量电力系统能效的重要指标之一。

功率因数低会导致传输线路电压降低、线损增加和发电机负载能力减小等问题。

而电容器补偿技术的应用能够有效提高功率因数，从而改善电力系统的效能。

电容器补偿技术通过在感性负载电路上并联连接电容器，使感性负载所消耗的无功功率得到有效补偿，从而提高了有功功率的比例，降低了系统中的无功功率。

通过提高功率因数，电容器补偿技术能够减少有功功率的损耗和线路电流的损失，提高电力系统的能效。

三、电容器补偿技术在降低线损方面的应用电力系统中存在较长的输电线路，这些线路会产生一定的电阻性损耗，即线损。

线损的存在不仅会导致电能浪费，还会加剧传输线路的负担，降低系统的电压质量。

电容器补偿技术在降低线损方面发挥着重要作用。

通过并联连接电容器，可以补偿感性负载的无功功率消耗，从而降低线路上的总无功功率，减少线路电流的流动。

由于线损与电流的平方成正比，所以降低线路电流能够有效减少线损，提高电力系统的输电效率。

四、电容器补偿技术在改善电压质量方面的应用电容器补偿技术还可以改善电力系统的电压质量问题。

基于有源电力滤波器和晶闸管投切电容器的混合补偿系统的研究

梅柏杉（９７）１５，男，教授，究方向研
一
３．上海交通大学，上海
摘
要：了降低有源电力滤波器（Ｐ）为ＡＦ的容量，同时有效消除电网谐波电流并
提高功率因数，出了ＡＦ加晶闸管投切电容器（Ｓ）提ＰＴＣ的混合补偿系统。分析了该混合补偿系统的主电路结构和工作原理。通过对比试验研究证明，混合补偿系统不仅该
ｒａｔｖｅｐｏｒｃｅｃｉｗｅｏｍｐｅｓｔｏｎｎａｉ
０引言
随着电力电子装置和各种冲击性、线性负非载在电力系统中的广泛应用，网谐波污染变得电
对电网污染的目的。它不仅能补偿各次谐
ｈａａｉｆｃｏｙｐａｔｃｌａｌｃｔｏａｕｓｓｔｓａｔｒｒｃｉａｐｐｉａｉｎｖｌｅ．
Ｋｅｏｄ：ｃｉｅｐｗｒｆｔｒＡＰ；ｔｙｉｏｗｔｅａａｉｒＴＣ）ａｍｏｕｐｅｓｎ；ｙｗｒｓａｔｏｅｉｅ（Ｆ）ｈｒｔｒｓｉｈｄｃｐｃｔ（Ｓ；ｈｒｍｃｓｐｒｓｉｖｌｓｃｏｏ
ｉｒｖｏｒｆｃｏ，ａｈｂｉｏｅｓｔｎｓｓｅｂｓｄｏｏｉａｉｎｏｅＡＰｎｈｈｒｔｒｓｔｈｄｍｐｏｅｐｗｅａｔｒｙｒｄｃｍｐｎａｉｙｔｍａｅｎａｃｍｂｎｔｆｔＦａｄｔｅｔｙｉｏｗｉｅｏｏｈｓｃ
ｃｍｐｒｔｅｅｐｒｍｅｔｌｒｓｈｄｃｔｈｔｈｙｒｄｃｍｐｎａｉｎｓｓｅｃｎｎｔｏｌｉｎｆａｔｒｖｈｏａａｉｘｅｉｎａｅｕｓｉｉａｅｔａｅｈｂｏｅｓｔｙｔｍａｏｎｙｓｇｉｃｎｌｉｏｅｔｅｖｎｔｉｏｉｙｍｐｐｗｅｃｏ，ｂｔａｓｌｍｉａｅｔｅｈｒｎｃｕｒｎｓａｉｅｒｍｏｌｎａｏｄｅｆｃｉｅｙｏｒｆｔｒｕｌｏｅｅｎｔｈａｍｏｉｓｃｒｅｔｒｄｆｏｎｎｉｅｒａｆｔｌ．Ｔｅｐｏｏｅｙｔｍａｓｌｅｖｈｒｐｓｄｓｓｅ

有源滤波器与无功补偿组合式滤波补偿的应用分析

ＲＣＲｓｉｔｏｃｄ．ｗａｎｒｄｕｅＫｅｒｙｗｏｄｓ：ｈａｍｏｎｉｒａｃｉｅｃｒｃ；ｅｔｖｏｍｐｅａｉｎｓｔｏｎ；ｒａｔｒ；ａｔｖｌｅｒ；ａｅｃｏｃｉｅｆｔｉｐｐｌｃｔｏｎａｉａｉｎｄｎａｌｓｓａｙｉ
ｆｕ．Ｂｓｄｏｅａａｓｆｅｕｅｏｐｎａｏａａｅｒ，ｈｏｂｎｔｎｓｌｔｎｏＰＦａｔｅｆｔｎａｌａｅｎｔｎｌｉｏｄｔｎｄｃｍｅｓｔｎｐｒｍｔｓｔｅｃｍｉａｏｏｉｆＱｃｖｌｒｄｔｈｙｓｉｅｉｕｏｉｉｅａ
节能技术。
同时也带来了谐波污染问题。谐波污染不仅对其他设备的稳定运行和电网的安全性造成了威胁，而且干扰了用于无功补偿的并联电力电容，使其寿命降低、投切失灵。在分
析去谐补偿参数的基础上，提出了采用有源滤波器和无功补偿单元作为解决该类电能
质量问题的整体技术方案。关键词：谐波；无功补偿；电抗器；有源滤波器；应用分析
低压电器（０１ｏ５２１Ｎ．）
・电能质量・
有源滤波器与无功补偿组合式滤波补偿的应用分析
张琼芳
（海现代建筑设计集团都市建筑设计院，海上上
摘
２００）００３
要：大量的电力电子设备应用于各个领域，带来了节能、于控制等好处，便但张琼芳（９１）１７一，女，高级工程师，研究方向为建筑电气

并联混合型有源电力滤波器分析研究

并联混合型有源电力滤波器研究类别：电源技术阅读：858摘要: 对并联混合型有源电力滤波器(APF> 的补偿特性进行了研究，针对单一检测网侧或负载侧谐波电流控制方法的缺点，提出了一种改进型的并联混合型有源电力滤波结构，采用复合式控制方法，能够较好地解决APF 容量受限问题。

利用仿真验证了其正确性。

0 引言随着电力电子装置的大量使用，电力系统的谐波和不对称问题日益严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生。

因此，需要对电网谐波采取有效的抑制措施。

目前，谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器( AcTIve PowerFilter，APF>。

APF 是一种可以动态地抑制谐波和补偿无功的电力电子装置，对大小和频率都变化的谐波和无功进行补偿，其应用可克服LC 滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。

APF 系统的原理如图1 所示。

ua是电压us中的a 相电压，负载为谐波源，产生谐波并消耗无功，Udc为APF 直流侧电容的电压，iL、is分别为负载侧、网侧的a 相待检测电流，ic为有源滤波器a相的补偿电流。

APF 检测补偿对象的电压和电流，计算出补放大，得出补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的谐波电流抵消，最终得到期望的电源电流。

图1 并联型有源电力滤波器原理图 1 改进型APF单独使用的APF 由于容量小等原因，通常只应用在小容量非线性负载的场合，若在大容量场合应用则不太可行。

混合型APF 可以较好地解决单独使用APF存在的问题。

在抑制谐波和补偿无功功率时，无源滤波器起主要作用，而有源滤波器主要是改善无源滤波器的滤波特性，克服无源滤波器易受电网阻抗的影响等缺点。

因此，有源滤波器可用相对低的容量应用于较大的大容量场合，相当于降低了有源滤波器的容量，提高了系统的性价比。

并联混合型APF 如图2 所示，其具有一系列的优点，其中，有源滤波器的容量约占补偿对象容量的2% ～ 5%。

这与单独使用的并联型有源滤波器相比，大量减少了它的容量。

混合型有源电力补偿技术分析　

混合型有源电力补偿技术分析扈留强（烟台东源投资有限公司）摘　要：本文对混合型有源电力补偿技术的应用优势进行了分析，介绍了APF与LC电路串联补偿单相方案的原理。

在此基础上，本文将APF与LC电路串联补偿单相方案与常规APF并联补偿方案作为比对对象，选择直流侧电容电压、逆变器容量作为观察指标，对两种方案的应用效果进行了分析，得出的结论是，并联APF与LC电路串联补偿方案在减小直流侧电容电压变化、降低逆变器的容量需求方面更具应用价值。

关键词：混合型有源电力补偿；APF；LC电路；串联补偿；常规并联补偿0　引言电力补偿是为了解决电力系统中的功率因数问题。

功率因数是指电力系统中有用功与视在功之比，表示电能的有效利用程度。

当电力系统中存在大量的感性负载（如电动机、变压器等）时，其功率因数较低，会导致电能的浪费和损耗，同时还会引起电力设备的过载和能源的浪费。

总体来看，电力补偿是为了提高电能利用效率、降低能源消耗、改善电能质量和保护电力设备的重要措施之一。

近年来，单一电力补偿技术在实践应用时越发显示出局限性，故探索混合型有源电力补偿技术迫在眉睫。

1　混合型有源电力补偿技术简析混合型有源电力补偿技术是一种新型的电力补偿技术，该技术结合了有源电力滤波器（APF）和无源电力滤波器（PPF）的优点，实现了对电网中谐波和无功电力的有效补偿［1］。

混合型有源电力补偿设备主要由有源电力滤波器和无源电力滤波器两部分构成，两者通过电力电子开关器件实现相互切换，优化电网的电力品质。

特点如下：其一，灵活性。

混合型有源电力补偿设备能够根据电网的实际需求，灵活地在有源补偿和无源补偿之间切换，实现最优补偿效果。

其二，效率高。

无源电力滤波器在补偿大电流谐波和无功电力时，效率较高，而有源电力滤波器在补偿小电流谐波和负载不平衡时，效率较高。

混合型有源电力补偿设备能够充分利用两者的优点，提高补偿效率。

其三，经济性。

相比于单一的有源电力滤波器或者无源电力滤波器，混合型有源电力补偿设备在购置成本和运行维护成本上都有一定的优势。

电力系统电容补偿技术研究与优化

电力系统电容补偿技术研究与优化随着工业的快速发展，电力需求日益增长，电力系统的稳定性和可靠性变得尤为重要。

电容补偿技术作为提高电力系统效率和质量的重要手段之一，受到了广泛关注和研究。

本文将探讨电力系统电容补偿技术的研究现状和优化方法。

一、电容补偿技术简介电容补偿技术是通过连接电容器到电力系统中，根据系统的特性进行电容器的调节，以改善电力系统的功率因数和电压品质。

电容补偿技术的主要作用包括：补偿无功功率、稳定电压、提高电力系统效率和稳定性。

二、电容补偿技术的研究现状1. 电容器的选择与布置电容器是电力系统电容补偿的核心组件，其选择和布置需要根据电力系统的特点和需求进行。

一般来说，电容器应具备高电容量、低损耗和长寿命的特点。

此外，电容器布置的合理性也对电力系统的效果有着重要影响。

目前，研究人员主要探索了串联和并联两种电容器连接方式，并通过试验和仿真等手段进行参数优化。

2. 电容补偿控制策略电容补偿控制策略是电容补偿技术的核心内容，其目的是实现电容器的自动控制和优化运行。

目前，比较常用的控制策略包括电流控制、电压控制和功率控制等。

其中，电流控制策略通过监测电流大小和相位差，控制电容器的投入和退出；电压控制策略通过监测电压波动，调节电容器的容量以稳定电压；功率控制策略则是根据功率因数的大小，动态调整电容器的补偿容量。

三、电容补偿技术的优化方法1. 算法优化电容补偿技术中的算法优化主要是针对控制策略中的参数以及补偿容量的选择进行。

目前，研究人员通过使用模拟和优化算法，如遗传算法、粒子群算法等，对控制策略进行了改进，以提高电力系统的补偿效果。

2. 多目标优化电力系统的电容补偿问题往往涉及多个目标，如功率因数的提高、电压波动的控制等。

为了综合考虑各种目标，研究人员提出了多目标优化方法。

该方法通过建立多目标优化模型，并采用多种算法进行求解，最终得到多目标优化结果。

3. 智能优化随着人工智能技术的快速发展，智能优化成为电容补偿技术优化的新方向。

混合型有源电力滤波器的研究的开题报告

混合型有源电力滤波器的研究的开题报告一、研究背景和意义随着电力电子技术的发展，越来越多的电子设备被广泛应用于工业控制、电力调节、UPS和交通等领域。

这些设备会产生大量的谐波干扰，在电力系统中形成谐波污染，影响电力质量，使电力系统的稳定运行受到威胁。

为了解决这一问题，有源电力滤波器作为一种有效的谐波补偿设备得到了广泛应用。

传统的有源电力滤波器采用单一控制策略，如PWM控制、谐波检测与补偿控制等，存在着一定的缺点。

为了更好地对谐波进行控制，近年来研究人员提出了混合型有源电力滤波器。

该滤波器采用不同的控制策略，如谐波检测与补偿控制与谐波自适应控制相结合，能够更加有效地实现谐波补偿和抑制。

本文将研究混合型有源电力滤波器的基本原理和控制策略，设计并实现混合型有源电力滤波器并进行仿真和实验验证，进一步提高电力系统谐波抑制能力，促进电力系统的稳定运行，具有重要的理论和实际应用价值。

二、研究内容和方法1. 混合型有源电力滤波器的基本原理和控制策略研究2. 混合型有源电力滤波器的电路设计和实现3. 混合型有源电力滤波器的仿真验证和性能评估4. 混合型有源电力滤波器实验验证和实际应用研究以上工作将采用理论分析、电路设计、仿真验证和实验测试等多种研究方法进行。

三、预期成果和意义1. 深入了解混合型有源电力滤波器的基本原理和控制策略2. 实现混合型有源电力滤波器，验证其性能和有效性3. 促进电力系统谐波抑制技术的发展，提高电力系统的稳定运行水平4. 具有一定的实际应用价值和推广意义四、计划进度安排本研究计划分为三个阶段完成：第一阶段：混合型有源电力滤波器基本原理和控制策略研究，2021年9月至2022年2月。

第二阶段：混合型有源电力滤波器设计和仿真验证，2022年3月至2022年8月。

第三阶段：混合型有源电力滤波器实验验证和实际应用研究，2022年9月至2023年2月。

五、论文结构安排第一章：绪论1.1 研究背景和意义1.2 国内外研究现状1.3 研究内容和方法1.4 预期成果和意义1.5 计划进度安排1.6 论文结构安排第二章：混合型有源电力滤波器的基本原理和控制策略2.1 有源电力滤波器的分类和特点2.2 混合型有源电力滤波器的基本原理2.3 混合型有源电力滤波器的控制策略第三章：混合型有源电力滤波器的电路设计和实现3.1 混合型有源电力滤波器的电路结构设计3.2 元件选型和参数计算3.3 硬件实现第四章：混合型有源电力滤波器的仿真验证和性能评估4.1 仿真平台和仿真方法4.2 仿真结果分析和性能评估第五章：混合型有源电力滤波器实验验证和实际应用研究5.1 实验平台和实验方法5.2 实验结果分析和性能评估5.3 实际应用研究第六章：总结与展望6.1 研究总结6.2 存在问题和改进方向6.3 展望未来研究参考文献。

能降低端电压和容量的有源电力滤波器并联混合补偿拓扑结构研究

能降低端电压和容量的有源电力滤波器并联混合补偿拓扑结构研究*郑琼林路国锋郝荣泰(北方交通大学机械与电气工程学院,北京100044)摘要提出了一种能够同时降低端电压和容量的有源电力滤波器(A PF )并联混合补偿拓扑结构.理论分析和仿真结果表明,A PF 并联混合补偿拓扑结构是合理可行的,能大大降低APF 的端电压和容量,使得A PF 技术在电力系统中和铁道电气化供电系统中应用成为可能.关键词有源电力滤波器混合补偿电力系统铁道电气化分类号 U223 53 T M 464A Probe in Shunt Hybrid Compensator Topology withReduced APF s Rating and Terminal VoltageZheng Qiong lin Lu Guofeng Hao Rong tai(Col lege of M echanical and Electrical Engineering,North ern Jiaotong University,Beijing 100044)Abstract A ty pe of shunt hybrid compensator topology w ith reduced APF s rating and term inal voltage is proposed in this paper.T his compensator topolog y is reasonable and v aluable w ith the result demonstration based on theoretical analysis and digital simula tion.It w ill reduce largely the APF s rating and terminal voltage,and w ill make the APF technology applicable in the aspects of pow er system and electrified railway supply system.Key words active pow er filter(APF) hybrid compensator pow er system railw ay electrification随着电力电子变流装置等非线性设备在工业领域的大量使用,电力系统中谐波和无功的治理问题显得越来越突出.在铁道电气化线路中,谐波和无功治理的主要措施是并联L C 滤波器和无功吸收电容器[1].但由于L C 滤波器本身的缺点,难以补偿电网中谐波和无功的动态变化,滤波效果不能令人满意.如北京铁路局管辖的大同秦皇岛铁道电气化运煤专线区段,由于无功谐波的治理措施不力,现在每月被电力部门罚款达100多万元.伴随着电力电子技术的发展而日益受到重视的有源电力滤波器(APF)能实时补偿各种负载和网压变化而引起的动态谐波和无功[2].但由于电气化铁道供电电压比较高,标称电压为25kV,实际线路中高* 国家自然科学基金和国家教委博士点基金资助项目本文收到日期1998 09 02 郑琼林男1964年生副教授 email qlzheng@1999年4月第23卷第2期北方交通大学学报JOU RN AL O F N ORT HERN JIAOT O NG U N IV ER SI T Y Apr.1999 Vo l.23N o.2电压有时可达31kV.这给有源电力滤波器在铁道电气化中的应用带来了两大问题: 供电电压高,使得APF 的容量增大很多,因而APF 成本大大提高; 可用于APF 的电力电子开关器件的耐压水平远远达不到供电电压的要求,这给APF 在铁道电气化线路中的应用带来很大困难[3].本文提出的电路拓扑,大大降低了APF 的成本和APF 中开关器件的串联个数[4],为APF 在电力系统中的应用,特别是在铁道电气化中的应用,提供了新思路.1 电路拓扑及工作原理铁道电气化供电系统中,除了无功外,需要治理的主要是3、5、7次谐波.为此给出并联混合补偿电路拓扑结构如图1所示.1 1 工作原理图1中,25kV 交流电压代表供电电压,集中参数Z s 代表系统阻抗.电容器C 和电抗器L 1、L 2构成3次串联谐振回路,给负载的3次谐波电流提供通路;C 和L 1构成5次串联谐振图1 并联混合补偿电路拓扑结构回路,给负载的5次谐波提供通路;有源滤波器(由电压型四象限变流器构成)并联在L 2两端.负载所需的无功电流由L C 支路的等效电容提供;如果无功负载变化,可在L C 支路旁并联一个可控硅串联电抗器来调节无功电流.理论上,负载产生的3次谐波电流能完全流过L C 构成的3次谐振支路.但实际的L C 支路谐波阻抗不为零,因而,若APF 不工作,将有部分3次谐波电流流入电网.为此需采取适当的控制,使得原来流过电网的那部分3次谐波电流流过C 、L 和APF 构成的通路.5次谐波电流在由C 、L 1和APF 构成的通路中流过.理论上APF 上没有5次谐波电压,但由于C 和L 1的谐振支路实际的谐波阻抗不为零,因此APF 上会有少许5次谐波压降.7次及其以上的高次谐波电流完全由APF 提供.由图1可知,APF 提供的7次及其以上的高次谐波电流要比负载所需的谐波电流大些.原因是APF 产生的谐波电流,除了经由L 1和C 给负载提供之外,还要给L 2支路提供.1 2 隔离电容和电感L 1和L 2的选取原则由图1知,理想情况下,需要补偿的无功电流应全部由电容C 、电感L 1和L 2基频时的串联等效电容来提供;C 与L 1+L 2谐振于3次谐波频率.C 与L 1谐振于5次谐波频率.这样,基波无功电流和3次谐波电流不流过APF.同时,APF 不承受5次谐波电压,但要承受L 2上的部分基波压降和部分3次谐波压降以及7次以上的谐波压降.为此,C 、L 1、L 2以及与无功电流之间应满足以下关系:9 2(L 1+L 2)C =1, 25 2L 1C =1,V IN =1 C- (L 1+L 2)第2I Q ,其中 V IN 是电网电压值,I Q是需要补偿的基波无功电流.46北方交通大学学报第23卷1 3 APF 端电压的计算方法由上述知,APF 的端电压由部分基波电压和部分3次、7次及更高次谐波电压合成.各部分计算如下:基波电压部分U BC1= L 2I Q (1)3次谐波电压部分U BC3=3 L 2I 3(2)7次及以上谐波电压部分U BC n =nL 1+L 2L 2I n (n =7,9,11, )(3)所以,APF 两端的电压最大值为U APFm ax =2(U BC1+U BC3+ n=7n L 1+L 2L 2U BC n ) (n =7,9,11, )(4)2 实际算例为便于直观比较,举一铁道电气化供电系统的算例来说明.假定负载中需要补偿的无功电流I Q 为500A ,I 3为110A ,I 5为55A,I 7为30A ,9次以上谐波暂不考虑.电网电压U IN 为25kV .2 1 APF 并联直接补偿(1)补偿电容C 满足公式 C U IN =I Q ,于是求得C =63 66 F .(2)流过APF 的最大电流I max =2(I 3+I 5+I 7)=275 77A .(3)流过APF 的电流有效值I e f f =I 23+I 25+I 27=126 59A .(4)开关器件两端最大电压U max =350002=35355.34V .(5)APF 的容量S APF =U m a x I eff /2=25000 126.59=3164.75kVA .2 2 APF 并联混合补偿(1)补偿电容C 和L 1、L 2的计算基波等效容抗Z 1=1 C- (L 1+L 2),因为(L 1+L 2)、C 满足3次谐振的关系即9 2(L 1+L 2)C =1,所以有Z 1=8 (L 1+L 2).由等式Z 1 I Q =U IN 得到L 1+L 2=19 89mH ,于是得到C =56.60 F .又C 和L 1构成5次谐振回路,因而可得L 1=7 16mH ,L 2=12 73mH .(2)流过APF 的最大电流I max APF 的I 7APF 一部分流过L 1、C 组成的支路,等于负载所需的I 7,另一部分流过L 2.所以有I 7APF =L 1+L 2L 2I 7=38 26A ,故有I max =2(I 5+I 7APF )=131 89A (3)流过APF 的电流有效值I e f f =(I 25+I 27APF )=67 00A (4)开关器件两端最大电压U max因为U U 31511 99 110=1319 75V ,47第2期郑琼林等:能降低端电压和容量的有源电力滤波器并联混合补偿拓扑结构研究U 7APF =7 L 1-17 C I 7=7 71 30=231 30V ,所以U max =2(U 1APF +U 3APF +U 7APF )=5021 41V(5)APF 的容量 S APF =U max I eff /2=3550 67 67 00=237 89kVA.2 3 APF 直接补偿和并联混合补偿方案的比较(见表1)表1 方案比较APF 型式C / F,L /mH 电压最大值/V 电流最大值/A 容量/kVA 直接补偿C =63 66,无L 35355 34275.773164.75并联混合补偿C =56,L 1=7.16,L 2=12.735021.41131.89237.893 仿真结果用PSPICE 软件对基于以上参数的系统进行了仿真,结果见图2所示.图2 混合补偿系统仿真结果在图2中,(a)为电网电压波形;(b)为加滤波器前的电网电流波形;(c)为加L C 无源滤波器后的电网电流波形;(d)为L C 和APF 并联混合补偿后的电网电流波形.由图2可知,未加滤波器时,电网供给负载的电流有较大的畸变,此时负载电流等于电网电流;只加入无源滤波器时,无功电流和3次谐波电流基本消除,但5次和7次谐波电流含量仍然很大;再投入有源电力滤波器APF 后,电网电流基本上为正弦有功电流,谐波和无功电流含量很小.4 结论电力系统和电气化铁道供电系统中的谐波和无功治理日益迫切.L C 无源滤波器不能根治,甚至给系统带来不稳定;有源电力滤波器则因器件耐压不够和成本太高,从而不能得到应用.本文提出的有源电力滤波器(APF)并联混合补偿新型拓扑结构能较好地解决这一问题.理论分析和仿真结果表明,在铁道电气化的谐波和无功治理中,APF 并联混合补偿方案与APF 直接补偿方案相比,并联混合补偿方案的APF 端电压能降低7倍左右,容量能降低13倍左右.参考文献1 吴昌竞电力系统谐波北京:水利电力出版社,1988 271~2952 郑琼林有源补偿滤波统一理论和关联指令分区控制技术的研究:[学位论文] 北京:北方交通大学,19923 S ubhashish Bhattacharya,Po T ai Cheng,Deepak M Divan.Hybrid Solutions for Improving Passive Filter Performance in High Power Applications IE EE T ran.Ind.Appl.,1997,33(3):732~7474 Geza Joos,Xiaogang Huang,Boon T eck Ooi.Direct coupled M ultievel Cascaded Series VAR Compensators.IEEE IA Annual M eeting,1997,1608~161548北方交通大学学报第23卷。

电能质量控制技术的并联混合有源电力滤波器的研究的开题报告

电能质量控制技术的并联混合有源电力滤波器的研究的开题报告一、选题背景和意义随着电力电子技术的不断发展和普及，各种非线性负载在电网中得到了广泛使用。

这些负载对电网产生了不良影响，使电能质量问题日益突出，如供电电压波动、谐波污染、频率偏移等现象。

这些问题不仅会损害电力系统设备的正常工作，还会影响到用户的电气设备的使用寿命和安全。

因此，保证电能质量是电力系统重要的研究方向和实际需求。

为此，电力系统需要有效的电能质量控制技术。

在电能质量控制技术中，有源电力滤波器（APF）是目前应用广泛的一种解决方案。

但是，由于电网负载的复杂性和多样性，单一的APF对于解决所有问题并不总是完全有效。

因此，有活跃的研究人员开始研究并联混合有源电力滤波器的应用。

并联混合有源电力滤波器利用多种控制策略提高了电能质量控制的效果，能够更好地解决电网中出现的复杂问题，具有重要的实际应用价值。

二、研究内容和方法本文旨在研究并验证并联混合有源电力滤波器在电能质量控制中的实际应用价值。

具体的研究内容包括：1.建立并联混合有源电力滤波器模型，研究其控制策略和工作原理。

2.在Matlab/Simulink环境下，通过仿真研究并联混合有源电力滤波器对电压波动、谐波污染等问题的控制效果。

3.实现并联混合有源电力滤波器的硬件系统，并通过实际测试验证其控制效果。

研究方法主要包括理论分析、数值仿真和实验验证等。

三、研究进度和计划目前，已经阅读了相关文献，初步了解了并联混合有源电力滤波器的工作原理和控制策略。

下一步的计划是在Matlab/Simulink环境下，建立并联混合有源电力滤波器的仿真模型，并通过仿真研究其在电能质量控制中的控制效果，同时进一步完善设计方案，筹备硬件实验的实施。

四、预期成果和创新点本文的预期成果是开发一种实用且有效的电能质量控制技术，并验证其在电网中的实际应用效果。

同时，本文在理论和实践方面的研究也将有助于更好地理解并联混合有源电力滤波器的控制原理和应用方法，具有较高的创新点和实用价值。

有源电力滤波器的动态无功补偿方法研究

有源电力滤波器的动态无功补偿方法研究作者：袁鑫赵晨晨朱鹏举来源：《无线互联科技》2024年第09期摘要：為克服大量分布式电源、电动汽车并网时对电网带来的冲击，同时考虑到分布式电源及负载的双重随机动态变化特性，文章对现有无功补偿装置进行了分析，提出采用有源电力滤波器（Active Power Filter，APF）对配电网进行动态无功补偿，并在MATLAB-Simulink中搭建仿真模型。

经验证，APF动态无功补偿能力较好。

关键词：无功补偿；有源电力滤波器；MATLAB仿真中图分类号：TM642文献标志码：A0 引言随着电网规模的增大，广泛使用的电力电子设备产生了大量的谐波和无功问题，因而影响了电网的电能质量，缩短了发电设备、输电设备与用电设备的寿命。

若用电设备的无功功率由发电厂提供，将会产生大量的无功电流，增加电网的总谐波畸变率和输电线缆的无功损耗，降低电能的利用率。

故选择合适的无功补偿装置，可以优化供电系统，降低系统的无功损耗，提高输电线路的末端电压，提高电能的有效利用率［1］。

1 无功补偿器概述在电力系统中，无功功率补偿装置的作用主要有：（1）改善电网的电能质量；（2）提高设备的出力；（3）提高电网的功率因数；（4）降低输电线路与变压器的功率损耗。

现今无功补偿设备种类繁多，分类如图1所示［2］，主要包括补偿电容器组、同步调相机（Synchronous Compensator，SC）、饱和电抗器（Silicon Rectifier，SR）、静止无功补偿器（Static Var Compensator，SVC）、静止无功发生器（Static Var Generator，SVG）、APF、统一潮流控制器（Unified Power Flow Controller，UPFC）等［3］。

由于核心器件的不同，无功功率补偿装置在补偿时间、无功功率提供等方面有所不同，应根据实际情况进行无功方案配置。

随着光伏发电、风力发电的规模发展以及终端设备、大量电动汽车并入电网，配电网端设备对电能应用的不断增加，特别是新能源发电的电压波动，影响电网的电能质量，故需要对电网进行无功功率优化，改善配电网的电压越限的问题。

有源电力滤波器与无源滤波器混合使用的研究

ＡｂｔａｔＡｔｅｐｗｒｆｔ（Ｐ）ａｄｐｓｉｌｒＰ）ａｅｔｏｋｎｓｏａａｅｄｖｃｉｅｓｄｆａｍｎｃｓｃ：ｃｉｏｅｌｒＡＦｎａｓｅｆｔ（Ｆｒｗｉｄｆｒｌｌｅｉｅｗｄｌｕｅｒｈｒｏｉｒｖｉｅｖｉｅｐｌｙｏ
受到人们的普遍关注和重视。安装滤波装置是最常用的减小谐波的方式。Ｆ也称为ＬＰＣ滤波器．是目前应用较广的滤波装置，由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成【。但ＰｌｊＦ仅能对特定的谐
ｃｍｐｎａｉｎＴｅｉｆｅｃｆｈｒｎｃｉｅａｃｆｌａｎｙｔｍｎｃｍｐｎａｉｎｅｅｔａｅｔｅｒｔａｌｎ — ｏｅｓｔ．ｈｎｕｎｅｏａｍｏｉｍｐｄｎｅｏｏｄａｄｓｓｅｏｏｅｓｔｆｃｈｏｅｉｌａａｏｌｏｒｃｙｌ
第４６卷第５期
２２年５月０１
电力电子技术
ＰｗｒＥｅｔｎｃｏｅｌｃｒｉｓｏ
Ｖｏ．６．Ｎｏ５１４．
Ｍａ０１ｖ２２
有源电力滤波器与无源滤波器混合使用的研究
张秀娟，赵香花，袁涛
（．１思源清能电气电子有限公司，上海２１０；２河北红松风力发电股份有限公司，河北承德０１８．电力滤波器（Ｐ）有ＡＦ和无源滤波器（Ｆ是目前应用较广的两种并联谐波治理设备。从理论上分析了Ｐ）负荷的谐波阻抗和系统谐波阻抗对并联谐波补偿装置的影响，归纳了各种阻抗下负荷电流和补偿电流幅度变化的情况。阻抗分析的基础上，在比较了ＰＦ和ＡＦ并联混合补偿时，同接线方式下对补偿效果的影响，提Ｐ不并出两者混合应用到实际工程中应该注意的若干问题。最后给出了仿真和实验结果，验证了理论分析的正确性。

新型并联混合型有源电力滤波器关键技术的研究

新型并联混合型有源电力滤波器关键技术的研究随着工业化进程的深入和电力电子技术的不断发展，电力质量问题愈发关键和严峻。

在一些高精度电力负载系统中，包括电力变频器、电力传感器、精密仪表等，都对电力质量有着更加苛刻的要求。

解决这些问题，新型并联混合型有源电力滤波器被开发，并引起了越来越多的研究关注。

新型并联混合型有源电力滤波器由一种被动滤波器和一个嵌入式电力滤波控制电路组成，它能有效削弱超调和电磁干扰，并提高电网的功率因数，减少电网的谐波污染。

它还通过电流控制技术来减小电感、电容、电阻等被动元件的比例，大大降低了开关损耗与物理占位空间。

新型并联混合型有源电力滤波器的开发使得电力质量得到了巨大提升，但其关键技术的研究和发展仍然面临许多困难和挑战。

一、滤波器的计算及模型的建立新型并联混合型有源电力滤波器包含了许多电气部件，如开关器件、电容、电感、磁珠、电阻、集成电路等等组成。

这些元器件相互耦合形成了一个复杂的电路系统，而弄清每个元器件的电气特性，就是要求滤波器的计算及模型的建立。

对于并联混合型有源电力滤波器的计算和模型建立，需要有真正意义上的全面分析，对于每一个电气元件，计算其在滤波中的贡献，建立其模型，并根据其在电气系统中的相互作用，分析电路的整体性能。

二、控制策略和算法在新型并联混合型有源电力滤波器的关键技术中，控制策略和算法是至关重要的一方面。

合适的控制策略和算法不仅能充分发挥电力滤波器的作用，确保滤波器对电气系统的有效容纳，而且可以提高滤波器系统的抗干扰能力和稳定性。

常见的控制策略包括电流控制、电压控制、主动阻尼控制等，其中电流控制策略较为成熟并且效果较好。

对于电流控制的算法，在以往的研究中已经有了很多成果，如PID控制、神经网络控制和自适应控制等。

三、集成电路设计集成电路是电力滤波器的一项重要组成部分，它有助于提高滤波器系统的抗干扰能力，同时也提高了控制系统的实时性和准确性。

因此，新型并联混合型有源电力滤波器电路的设计与集成电路也是电力滤波器的的关键技术之一。

电能质量管理中的电容器补偿技术研究

电能质量管理中的电容器补偿技术研究引言：随着现代社会对电能质量的要求日益增高，电力系统中的谐波、电压波动等问题成为电能质量管理面临的挑战。

其中，电容器补偿技术作为一种有效的解决方案受到广泛关注。

本文将探讨电能质量管理中的电容器补偿技术研究，包括其原理与优势、应用案例和进一步发展方向。

一、电容器补偿技术的原理与优势电容器补偿技术是通过在电力系统中串联或并联接入电容器，改善电能质量问题。

其原理主要包括功率因数改善、谐波抑制和电压稳定。

首先，电容器补偿可以降低负载的无功功率，从而提高功率因数。

这对于电力系统来说十分重要，因为低功率因数会造成电网能源的浪费和设备过负荷的运行。

其次，电容器补偿技术可以通过消除谐波电流，减少电能质量问题中的谐波污染。

最后，电容器补偿还可以稳定电压，减少电压波动。

电容器补偿技术具有以下优势：首先，它是一种成本相对较低的解决方案。

相对于改造电力系统设备或重新设计电网结构，电容器补偿技术的投资成本相对较低。

其次，电容器补偿技术对现有系统的影响较小。

通过合适的设计和控制，电容器补偿可以有效地与现有的电力系统设备相结合。

最后，电容器补偿技术的应用范围广泛。

无论是工业用电、居民用电还是商业用电，电容器补偿技术可以适用于各种电力系统。

二、电容器补偿技术的应用案例电容器补偿技术在电能质量管理中已有大量的应用案例。

以下是其中的两个典型案例：1. 工业电力系统中的电容器补偿在工业电力系统中，大量的电动机和变压器会引起较高的无功功率，这可能导致功率因数下降。

为了改善功率因数和减少电网能耗，电容器补偿被广泛应用于工业电力系统。

通过在电力系统中并联接入电容器，在保证电网稳定运行的同时，降低了无功功率的消耗，提高了功率因数。

2. 城市电网中的电容器补偿城市电网面临着大量的非线性负载和谐波电流的问题。

这些问题可能导致电压波动，影响到用户的用电质量。

通过在城市电网中串联接入电容器，可以消除非线性负载引起的谐波，缓解电压波动，提高电能质量。

有源电力滤波器电容参数确定的研究

ＵｃＵ）．ＣＸＵ２＋＿Ｘ控制方法，文献分析了并联有源滤波器的最优电压滞环ＣＸ（ｄａ出２０５确定ｏ４仿真与实验结果分析电流控制和有源滤波器滞环电流控制的矢量方法，对不同利用Ｍａｌ／Ｓｍｕｎ进行仿真。直流电容电压的仿ｔｂｉｌａｉ电流跟踪方式ＡＰＦ连接电感选取与设计进行了研究。并仿２Ｖ三相不可且对有源电力滤波器中连接电感的特性分析及优化进行真图如图所示，真模型负载选用相电压２０控负载。用 —ｑ法产生指令电流，用三角波比较法使采ｐ利了分析。对有源电力滤波器直流侧电容的参数如何确定但Ｉ涉及的文献较少。文根据瞬时无功理论分析了用于不同输出电流跟踪指令电流，直流侧电容电压的稳定采用Ｐ本调节，Ｐ８，ｉ００。Ｋ＝Ｋ＝．１时间每格为１ｍｓ通过具体的实验０。补偿目的时有源滤波变流器交直流侧能量的流动关系，给得Ｈ５．％。出了变流器的有功损耗和瞬时有功功率交流分量是引起测量，到的电源电流的ＴＤ值也从２％下降到４８实测直流电容电压波形中，电压每格２Ｖ（用１：０采０１霍电压波动的原因，以三相不可控负载为例给出了电所需的瞬时无功率分量由滤有功分量由电源提供。此时ＡＦ交直流侧没有Ｐ能量流动瞬时无波器提供，能量交换。当同时补偿谐波和无功时，负载所需的瞬时无功功理论功率由滤波器提供，负载所需的瞬时有功功率交流分量由１概述Ｆ电力电子技术的应用改善了电力系统的性能，但是也滤波器提供，瞬时有功功率直流分量又电源提供。在ＡＰ交直流侧进行交换的能量只有瞬时有功交流的分量。带来了电网中谐波的污染问题。随着人们对电力环境优化３补偿电容值的计算要求的提高，对谐波进行治理的技术也成为人们研究的热电容电压的波动主要是由能量交换引起。忽略变流在点。电力系统的谐波问题旱在２０世纪２０年代和３Ｏ年代就引起了人们的注意。当时在德国，由于使用静止汞弧变器等损耗的情况下，在只补无功时交直流侧能量交换为零，电容值提供直流电压，容值可为零；于其他两种情对流器而造成了电压、电流波形的畸变。１４９５年ＪＣＲａ．．ｅｄ有源电力滤波交直流侧能量交换为负载的瞬时有功的发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经况，交流分量。虽然其平均值为零，但是其将会引起直流侧电典论文。

有源配电网混合型有源滤波技术研究

配电网电能质量水平W 电力电子补偿设备包括有源滤波器(APF)、
动态电压补偿器(DVR),可有效补偿系统谐波分
量如"；然而，电力电子补偿设备成本较高且占地
面积大，投资和运行成本也较高。本文提出了一种具有有源滤波功能的光伏并网逆变系统及其控制方法。该混合型有源滤波系统可有效改善配电网电能质量，降低配电网电能质量调控费用
变器输出电压参考值。直流链电压由光伏逆变器的输出功率决定。光伏输岀功率增大时，其稳定
运行点电压片、降低;通过控制U|；c = 使光伏
并网系统达到新的稳定运行点;反之，则通过提升直流链电压参考值以使系统达到新的稳定运行
点。MPPT算法输出的电压参考值片、小于最小值时，S；c =心“”。新型MPPT算法如图3
—67 —
电器与能效管理技术(2019No.ll)
•电能质最•
图1分布式光伏三相并网结构图
2控制策略
本文提出的三相并网光伏逆变器具有谐波补偿的辅助功能，新型光伏逆变器整体控制框图如
图2所示图2中：电压环采用最大功率点追踪 (MPPT)控制.电流环控制电路的关键在于谐波
电流检测.
运行。本文采用扰动观察法(P&0)以追踪光伏最大功率点厲\ ,MPPT算法单元输岀的为光伏逆
Key words: harmonic compensation ； photovoltaic inverter ； ancillary service ； maximum power point tracing
0引言
可再生能源包括光伏、风机等可有效缓解化石能源濒临枯竭的危机，并可改善生态环境。光伏等可再生能源以分布式形式接入配电网可降低输电成本2:。近年来，分布式电源在配电网渗透率不断攀升；然而，非线性负荷、新能源并网逆变器的大量接入增大了配电网谐波分量,降低了

0.4kv电路中电容补偿与有源滤波器的区别

文章题目：0.4kv电路中电容补偿与有源滤波器的区别一、引言在电力系统中，电容补偿和有源滤波器都是常见的电力电子设备，它们在提高电力系统的品质和稳定性方面发挥着重要作用。

然而，在0.4kv电路中，它们具体的作用和区别是什么呢？本文将深入探讨0.4kv电路中电容补偿和有源滤波器的区别，并结合具体案例进行分析和解释。

二、电容补偿1. 电容补偿的基本原理在0.4kv电路中，电容补偿是一种常见的补偿手段。

它的基本原理是利用电容器与电源系统中的电感器相连，形成LC串联谐振回路，用以实现功率因数的校正和谐波的滤波。

电容补偿可以有效降低电路中的谐波电流，提高电力系统的负载能力和供电稳定性。

2. 电容补偿的优点和局限性电容补偿在0.4kv电路中具有功率因数校正效果好、造价低廉等优点，但同时也存在着谐波容量不足、无法抑制非线性负载引起的谐波等局限性。

三、有源滤波器1. 有源滤波器的基本原理与电容补偿相比，在0.4kv电路中，有源滤波器则是一种高级的谐波补偿装置。

它的基本原理是通过电子器件控制电源系统中的电流，产生与谐波相等而反向的谐波电流，从而抑制电力系统中的谐波。

2. 有源滤波器的优点和局限性有源滤波器在0.4kv电路中可以实现动态谐波补偿、对非线性负载的谐波产生具有较好的抑制效果，但同时也存在着制造工艺复杂、造价高昂等局限性。

四、电容补偿与有源滤波器的区别在0.4kv电路中，电容补偿和有源滤波器之间存在着明显的区别。

简单来说，电容补偿主要用于静态功率因数补偿和固定频率谐波的滤波，而有源滤波器则可以实现动态谐波补偿和多频段谐波的滤波。

另外，从技术原理上看，电容补偿是被动式的谐波补偿方式，而有源滤波器则是主动式的谐波补偿方式。

五、个人观点和理解在实际工程中，针对0.4kv电路的电力质量改善，我认为电容补偿和有源滤波器应根据具体情况选用。

对于需要经济、简单静态功率因数补偿和固定频率谐波滤波的场合，可以选择电容补偿；而对于需要动态谐波补偿和多频段谐波滤波的场合，则有源滤波器更加适用。

电力有源滤波与电容器组无功补偿混合应用技术研究

多，一般都是混合滤除谐波并兼顾系统无功功率补偿，但这样会摒弃现有电容器组无功补偿
反的补偿电流并注入系统，从而达到滤除谐波并改善功率因数的目的。有源装置可设置补偿谐波、补偿谐波和无功及补偿无功三种工作模式。如果系统中有谐波电流，而功率因数已经达标，或者系统中已经有可靠的无功补偿装置，且该装置没有引起谐波放大，可以考虑只补偿谐波的方案，以减小模块的投运数量，降低成本；如果系统中无
维普资讯
２２
浙江电力
２００８年第４期
效率的谐波滤除与无功补偿。
护、桥臂直通保护及过热保护等，使用时需
２装置性能指标设计
２１电流采样与补偿电流生成的混合控制．
商少锋
（阳市供电局，浙江富富阳３１０）１４０
摘要：针对某些高能耗企业谐波污染严重且治理效果不理想的现实情况，提出了在电容器补偿装置已投运现状下的有源滤波、无功补偿综合治理方案，在介绍有源滤波装置的各项功能设计特点基础上，
设备，增加了混合滤波器的无源部分成本。考虑到国内大部分用户采用电容器组补偿
谐波电流，但功率因数变化剧烈，其他无功补偿装置又无法快速响应，则可以使用ＲＰＡＦ只补偿无功的功能；如果系统中既含有谐波又需要补偿无功功率，可以选择同时补偿谐波和无功，这种工作模式不但安全可靠，而且在消除