整流器件的谐波抑制仿真-精选资料

整流器件的谐波抑制仿真

： The use of nonlinear loads in power system make harmonic pollution ， in order to solve the harmonic pollution ， active power filter is used. This paper introduces the basic principles of active filter establishs a Matlab / Simulink simulation model and analysis. The results show that the active filter compensation characteristic. 0 引言

随着电力电子技术的迅速发展和电力电子装置的应用越来 越广泛， 电磁环境受到严重的污染， 电网谐波污染问题成为一个 非常严峻问题。 此外电网中使用的异步电动机、 变压器和电弧炉 等负荷消耗大量的无功功率， 若得不到及时补偿将致使电网电压 波动、供电设备容量增加、损耗增加。因此，谐波补偿成为当前 的一个非常严峻的问题。

谐波抑制的手段主要包括无源滤波和有源滤波。 无源滤波器 是由电容器和电抗器串联而组成的， 并且调谐在某种特定的谐波 频率，对它所调谐的谐波具有一个低阻抗作用； 有源滤波器是产 生与其所测得的畸变的谐波电流的相位相反的一组谐波电流， 波电流因此被抵消并且最终变成一个没有畸变的正弦波。 本文中 主要介绍并联型有源滤波器的原理，并进行MATLAE 仿真和分析。

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1 并联有源滤波器的工作原理

系统的主要组成包括： 指令电流运算电路、 电流跟踪控制电 路、驱动电路和主电路。 Is 为电网提供的电流， il 为负载电流， ic 为有源滤波器的输出电流。基本原理为当需要对非线性负载

所产生谐波电流进行补偿时， 由检测电路测量出补偿对象负载电 中的谐波电流成分 iLh ，将它相位相反后当作要补偿电流

号，因此由补偿电流发生电路产生的补偿电流 ic 和负 载的指令信谐波信号 iLh 等大、 反相， 补偿电流与电网中的谐波 和电流中的无功电流相消， 因此电网的电流和负载的基波电流相等， 使的 电源电流变为正弦波。

2 有源滤波器的 Matlab 仿真研究

2.1 谐波检测 谐波电流检测法有很多，包含用模拟带通滤 波器，傅立叶变换谐波检测分析，瞬时无功功率谐波检测等等。

本文采用的办法是基于瞬时无功功率的谐波检测法， 其基本原理 如图 2 所示。

然后再经过一次 C32反变换后就可以得到基波电流分

量 iaf 、 ibf 、 icf ，总电流减去基波电流就可以得出谐波电流。

流 il 号， 图2 匚=f -

C=sin 31 -cos 3 tcos 31 sin 3 t , =■ 1 -1/2 -1/20 ■ 12 - ■ /2

其中 ia 、 ib 、 ic 分别为谐波补偿之前 a 、 b 、 c 的三相电流， a 、 输入电流 ia 、 ib 、ic 通过C32坐标变换后使其再经过滤波器 LPF ），

2.2电流跟踪控制电路并联型有源电力滤波器发出的补偿电流应跟随指令信号的变化而实时变化，这就使得补偿电流发生器应具备良好的实时性，所以文中使用跟踪型PWM控制法，文中

PWM 勺产生使用滞环电流比较控制法。滞环控制是一个比较常见的电流跟踪控制方式，它的硬件电路及其简单，电流响应速度非

常快。工作原理为：比较补偿电流的指令信号i ■■和实际的补

偿电流ic ，二者的偏差当作滞环比较器的输入信号，由滞环比

较器产生出相应的脉冲信号，它通过驱动电路控制主电路中的开

关勺通断情况，进而操控补偿电流ic 勺变化情况。滞环比较器

勺原理如图3 所示。

2.3有源滤波器仿真模型的建立根据前文论述和分析结果在Matlab7.0 Simulink 环境中对有源滤波器进行了模型构建。

此次建模采用基于瞬时无功功率勺谐波电流检测法检测谐波电流，逆变器触发脉冲由滞环比较装置产生，有源滤波器直流侧电压由可控电压源控制。实时模拟器数字输出端产生六个瞬时脉冲，逆变器利用这些脉冲产生所需勺电流。

3结果分析

利用Matlab/Simulink 中的Powergui 工具可以很方便地进

行仿真研究，提取基波分量和谐波波形，并对波形进行FFT分析。

选取整流电路电源侧A相电流原始波形图4进行仿真研究。

从图4补偿前的A相电流波形可见，因为负载是三相整流桥，

因此负载电流的波形发生非常严重的畸变，其中5次、7 次、11

次、13 次谐波的含量非常的大，负载电流的总畸变率高达

19.35%，这对系统的影响是非常大的，而投入有源滤波器后，负

载电流的波形基本变成正弦波，负载电流的总畸变率也变为图5

中的0.36%，这说明滤波效果是非常明显的。

4结束语

文中着重介绍了有源滤波器的原理，并采用基于瞬时无功功率的谐波电流检测法，精准地测量出谐波。文中采用Simulink

下的电力系统模块PowerSystems 构建了谐波电流检测模型和并联型有源电力滤波器的仿真模型，仿真的结果证明了理论分析的正确性，表明了有源电力滤波器具备很好的补偿特性。