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基于阻性有源滤波器的谐波治理技术

北极星输配电网  来源:亚洲电能质量联盟  作者:雷万钧 陈明锋  2017/6/26 11:14:26  我要投稿  
所属频道: 电能质量  关键词:谐波谐振 有源滤波器 配电网

北极星输配电网讯:随着人类社会的不断发展和科学技术的进步,能源结构不断升级优化,电能已经成为现代社会使用最为广泛的能源形势。电力系统作为电能的载体,承担着发电、变电、输电、配电和用电等职责,其中配电系统的作用是将电能分配给用户[1]。

本文转载自“亚洲电能质量联盟”,作者:雷万钧 陈明锋,转载请注明来源。

伴随着国民经济生活水平的提升,配电系统愈发庞大、复杂。同时由于电子电子装置等非线性装置的广泛应用,使得配电网的电能质量问题也愈发引起学术界和工程界的关注[2,3]。其中谐波作为电能质量的重要指标也成为国内外学者研究热点。

近年来,配电网谐波谐振问题的研究已经成为学术界的热点之一。谐波在配电网里传播发生谐振,导致电网电压谐波含量超标,甚至使谐波敏感型装置和传输线路烧毁。然而由于配电网系统的复杂性和特殊性,即使电力电子装置产生的谐波满足国家标准,但当谐波频率与线路中的寄生电感和寄生电容的固有谐振频率满足一定条件时,会致使谐波发生谐振现象,使得线路中很小的谐波电流和谐波电压就会因谐振被放大几十倍甚至更高[4]。

针对配电网谐波谐振问题,HirofumiAkagi教授首次提出在配电网中安装有源滤波器(ActivePowerFilter,APF),并通过控制策略将其控制成“电阻”,即阻性有源滤波器(ResistiveActivePowerFilter,RAPF),来阻尼谐波谐振,提高配电网系统的电能质量,使得配电网运行环境安全可靠。

本文主要针对包括RAPF控制策略研究、RAPF阻值和安装位置对谐波抑制的研究等方面展开全面综述。

1阻性有源滤波器控制策略研究

1.1单机阻性有源滤波器控制策略

在1994年,日本6.6kV等级的配电系统中出现严重的谐波污染问题,配电网中5次谐波含量严重超标,K.Oku教授发表论文对这一现象进行了全面的阐述[5,6]。

在1999年,日本学者AKAGI教授针针对上述现象以集中参数模型分析了配电网谐波污染问题,并且首次提出阻性有源滤波器(RAPF),即将APF在谐波频点上控制成电阻来抑制谐波[4],此时APF对外电路特性为:在谐波频点段呈现一个小电阻特性,在基波频点呈现一个大电阻特性。

图1是AKAGI教授提出的阻性有有源滤波器接入配电网的整体系统框图,RAPF首先检测端口电压va,vb,vc,经过旋转坐标变化和高通滤波器将基波分量滤除,再经过旋转坐标反变换得到端口谐波电压分量v’a,v’b,v’c,然后乘上系数KV如式1所示,生成谐波电流指令i*har_a,i*har_b,i*har_c;检测直流侧电容电压生成基波电流指令i*fun_a,i*fun_b,i*fun_c,然后两者相加作为指令电流,与实际电流比较,经过P控制器再与三角波比较生成PWM信号发送给变流器。

图1RAPF整体系统框图

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