用于變頻器諧波抑制的串聯型有源電力濾波器

       概述20世紀80年代以來，世界各國都在加速發展交流變頻調速裝置直到今天，隨著大容量GTO的發展，4000kWGTO逆變器己經實用化這些變頻器大多采用AC-DC-AC變換方式，該變換方式輸入整流電路采用大電容濾波，其直流側電壓基本保持不變，具有恒壓源的特性，因此，它們從本質上屬于電壓型諧波源。工作時，它們產生大量的諧波注入電網，引起嚴重的諧波污染串聯型有源電力濾波器（ActivePowerFil-ter，縮寫為APF）是一種能動態抑制諧波的新型電力電子裝置，非常適合補償變頻器等電壓型諧波源4.本文介紹了串聯型有源電力濾波器的基本工作原理，并對其控制方法和控制電路進行了分析和研究在此基礎上，研制了一臺。工作時，把電壓指令信號uC和串聯型APF實際產生的補償電壓uc送入比較器進行比較，然后由比較器的輸出來控制主電路器件的通斷，從而達到使Uc實時跟蹤指令電壓U.的目的定時比較的目的是讓PWM信號至少需要一個時鐘信號周期才會變化一次。
       這樣，時鐘信號的頻率就限定了器件工作的最高頻率，從而避免了開關頻率過高最終造成器件損壞的情況發生該控制方法每相只需要一個比較器和一個D觸發器，硬件電路非常簡單，容易實根據上面的分析，串聯型有源電力濾波器輸出諧波電壓指令應為該控制方式需要對負載諧波電壓進行檢測。
       負載諧波電壓可以采用5所提出的諧波電壓實時檢測方法檢測獲得。
       由于APF在工作時能量損耗會引起其直流側電容電壓Ud的降低，為保證PWM逆變器正常工作，其直流側電壓Ud必須維持恒定，因此必須引入直流電壓反饋控制環節。
       引入直流電壓反饋控制后的諧波電壓指令形Ud的給定值與反饋值比較之后的偏差，經PI調節器，與檢測電路中算出的-p相減這樣，得到的諧波電壓值UL，h，ULvh，ULwh中加入額外的基波電壓成分AuLu'AuLvi和Aulw，使指令電壓uC中也含有額外的基波成分，最終使PWM逆變器在生成所需要的諧波電壓的同時，提供一定的基波電壓這個基波電壓與電源的基波電流相作用，控制PWM逆變器的能量流動，以維持直流側電容電壓Ui的恒定成電路如所示，其中，LPF為低通濾波器，PLL是鎖相環電路，其目的是用于產生與電源電壓同頻率的標準正弦和余弦信號。電路變換常數分別為現5串聯型有源電力濾波器投入后，補償后電源電流波形及其幅頻特性如所示從圖中可以看出，補償后電源電流波形基本接近正弦波，其諧波含量大大減少。通過對中的頻譜進行分析比較，可求出補償后電源電流的總諧波畸變率THD為3.9%，功率因數提高到Q 998由此可以看出，串聯型有源電力濾波器對變頻器具有理想的補償效果。
       補償后電源電流及其頻譜（a）電流（b）頻譜6結論文章介紹了串聯型有源電力濾波器的系統結構，分析了它的基本工作原理，并對其控制電路和控制方法進行了研究在此基礎上，采用IGBT器件，研制了一臺串聯型APF實驗樣機實驗研究表明，串聯型APF對變頻器具有良好諧波補償效果。為研制開發實用的串聯型有源電力濾波器奠定了基礎。