混合有源电力滤波器谐波治理研究
发布时间：2021-03-18 07:30
为有效解决由于电力电子和非线性负载的应用引起的电网谐波问题,开展了混合有源电力滤波器（HAPF）谐波治理的研究。针对传统谐波检测方法存在的不足及有源电力滤波器（APF）存在相角延时等问题,提出了改进锁相环（PLL）的瞬时无功检测算法;在Matlab/Simulink中搭建基于改进PLL的瞬时无功检测法的HAPF仿真模型,并通过与传统PQ检测法仿真对比,验证了改进PLL的瞬时无功检测法的有效性;最后,为验证所提HAPF谐波治理的正确性以及实用性,在实验室搭建三相HAPF的样机进行相关硬件实验,实验结果验证了所提改进PLL的瞬时无功检测法的有效性。
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(08)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图１?ＰＱ检测法原理图??Ｆｉｇ．?１?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＰＱ?ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ??
混合有源电力滤波器谐波治理研究??可假设两个连续的采样间隔之间是线性分段，??式（１０）的时间导数可以通过后向差分方程式计算??部分的参数选择为ＡｐｚＯ．ＩＪｆＯ．Ｓ＾ｆＯ．Ｉ。配电??网电压作用非线性负载后产生的电流波形如图４??得到，其表达式如下：??ｅ＾（ｋ）＝［ｅ?邮（ｋ）－ｅａ４ｋ－ｌ）］／Ｔｔ?（１２）??式中：７；为采样时间。??根据式（１２）可知，ｅａ（ｔ）的离散时间导数的表??达式如下：??ｅａ，（ｉ）＝｛ｓｉｎ（（ｕｉ＋０）－８ｉｎ［＜ｕ（ｔ－ｒ，）＋６］｝／ｒ，＝??｛ｓｉｎ?（（〇ｔ＋６）?－［ｓｉｎ?（（〇ｔ＋０）?ｃｏｓｃｄＴ－??ｃｏｓ?（（〇ｔ＋６）?ｓｉｒｕｕ７，＞］｝／７，１１?（１３）??对式（１３）中的ｃｏｓｏ＞ｒ，，ｓｉｎｗｒ，进行麦克劳林公??式展开，并只取展开公式的前两项，则式（１３）可化??简为如下：??ｅｔｔ，（〇＝ｗｃｏｓ（ｗｉ＋０）＋［（ａ＞２７，，）／２］ｓｉｎ（ｗ＜＋０）－??［（ｗ３７？）／６］ｃ〇８（ｗｔ＋（９）?（１４）??同理：??ｅｐ’（Ｚ?）＝－ａ？ｓｉｎ（ａ？＜＋０）＋［（ｃｉ？２ｒ，）／２］ｃｏｓ（ａ＾＋０）?＋??［（ｗ３ｒ，２）／６］ｓｉｎ（ａ＞ｔ＋（９）?（１５）??将式（１４），（１５）代入式（１１）可得到：??［ｅａ＇?（ｔ）?ｆ＋［ｅｐ＇?（ｔ）?ｆ＝ｗ２－?（ｗＴ，２）?／１２＋?（ｃｏ６Ｔ＊）?／３６?（１６）??式（１６）中，由于ｗ６７；７３６《ｗ４７？／１２，因此，在进??行相关的设计时可将ｗ６！Ｔ，４／３６忽略。??由式（１６）可知，在频率计算过程中通过离散??微分计算引入一个非零误差，频率计算误差
的瞬时无功检测法的正确有效??性，利用分别对采用ＰＱ检测法和改进ＰＬＬ的瞬??时无功检测法两种谐波检测算法进行仿真，改进??ＰＬＬ的瞬时无功检测方法原理图如图３所示。在??仿真中，电源电压采用幅值为３８０?Ｖ的三相交流电??压，谐波电流采用配电网采用有效值为２２０?Ｖ的??三相交流电压电源，谐波电流用三相不可控整流??桥的负载电流，负载采用ｌ〇ｆｌ的电阻，ＰＩＤ控制??所示。当配电网电压未发生畸变时，采用ＰＱ检测??法和改进ＰＬＬ的瞬时无功检测法滤波后的负载电??流波形分别如图５ａ，ｂ所示。当配电网电压发生畸??变时，采用ＰＱ检测法和改进ＰＬＬ的瞬时无功检??测法滤波后的负载电流波形分别如图６ａ，ｂ所示。??０．０８?０．１６?０．２４?０．３２?０．４??ｌ／ｓ??图４负载侧电流波形??Ｆｉｇ．?４?Ｌｏａｄ?ｓｉｄｅ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ??图５电压未畸变时滤波后电流??Ｆｉｇ．?５?Ｃｕｒｒｅｎｔ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?ａｆｔｅｒ?ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ?ｗｉｔｈｏｕｔ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｄｉｓｔｏｒｔｅｄ??（ｂ）改进ＰＬＬ的瞬时无功检测法??图６电压崎变时滤波后电流??Ｆｉｇ．?６?Ｃｕｒｒｅｎｔ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?ａｆｔｅｒ?ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ?ｗｉｔｈ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ??如图５ａ，ｂ所示，当配电网电压未发生畸变时，??采用ＰＱ检测法和改进ＰＬＬ的瞬时无功检测法滤??波后的负载电流波形均为较为平滑的正弦波，谐??波治理效果较好。如图６ａ，ｂ所示，当配电网电压??发生畸变时，采用ＰＱ检测法和改进ＰＬＬ的瞬时??无功检测法滤波后的负载电流波形对比分析可??知：改进
【参考文献】：
期刊论文
[1]并联混合有源电力滤波器的新型控制方法[J]. 徐帅,孙晓云. 控制工程. 2016(08)
[2]一种新型串联混合型有源电力滤波器[J]. 李达义,杨凯,孙玉鸿,熊博. 电力系统自动化. 2015(06)
[3]并联混合型有源电力滤波器稳定性分析与控制[J]. 吴在军,赵志宏,王宝安. 电力自动化设备. 2011(07)
[4]并联混合型有源电力滤波器的建模和控制策略分析[J]. 范瑞祥,罗安,周柯,李刚. 中国电机工程学报. 2006(12)
本文编号：3088019
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(08)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图１?ＰＱ检测法原理图??Ｆｉｇ．?１?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＰＱ?ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ??
混合有源电力滤波器谐波治理研究??可假设两个连续的采样间隔之间是线性分段，??式（１０）的时间导数可以通过后向差分方程式计算??部分的参数选择为ＡｐｚＯ．ＩＪｆＯ．Ｓ＾ｆＯ．Ｉ。配电??网电压作用非线性负载后产生的电流波形如图４??得到，其表达式如下：??ｅ＾（ｋ）＝［ｅ?邮（ｋ）－ｅａ４ｋ－ｌ）］／Ｔｔ?（１２）??式中：７；为采样时间。??根据式（１２）可知，ｅａ（ｔ）的离散时间导数的表??达式如下：??ｅａ，（ｉ）＝｛ｓｉｎ（（ｕｉ＋０）－８ｉｎ［＜ｕ（ｔ－ｒ，）＋６］｝／ｒ，＝??｛ｓｉｎ?（（〇ｔ＋６）?－［ｓｉｎ?（（〇ｔ＋０）?ｃｏｓｃｄＴ－??ｃｏｓ?（（〇ｔ＋６）?ｓｉｒｕｕ７，＞］｝／７，１１?（１３）??对式（１３）中的ｃｏｓｏ＞ｒ，，ｓｉｎｗｒ，进行麦克劳林公??式展开，并只取展开公式的前两项，则式（１３）可化??简为如下：??ｅｔｔ，（〇＝ｗｃｏｓ（ｗｉ＋０）＋［（ａ＞２７，，）／２］ｓｉｎ（ｗ＜＋０）－??［（ｗ３７？）／６］ｃ〇８（ｗｔ＋（９）?（１４）??同理：??ｅｐ’（Ｚ?）＝－ａ？ｓｉｎ（ａ？＜＋０）＋［（ｃｉ？２ｒ，）／２］ｃｏｓ（ａ＾＋０）?＋??［（ｗ３ｒ，２）／６］ｓｉｎ（ａ＞ｔ＋（９）?（１５）??将式（１４），（１５）代入式（１１）可得到：??［ｅａ＇?（ｔ）?ｆ＋［ｅｐ＇?（ｔ）?ｆ＝ｗ２－?（ｗＴ，２）?／１２＋?（ｃｏ６Ｔ＊）?／３６?（１６）??式（１６）中，由于ｗ６７；７３６《ｗ４７？／１２，因此，在进??行相关的设计时可将ｗ６！Ｔ，４／３６忽略。??由式（１６）可知，在频率计算过程中通过离散??微分计算引入一个非零误差，频率计算误差
的瞬时无功检测法的正确有效??性，利用分别对采用ＰＱ检测法和改进ＰＬＬ的瞬??时无功检测法两种谐波检测算法进行仿真，改进??ＰＬＬ的瞬时无功检测方法原理图如图３所示。在??仿真中，电源电压采用幅值为３８０?Ｖ的三相交流电??压，谐波电流采用配电网采用有效值为２２０?Ｖ的??三相交流电压电源，谐波电流用三相不可控整流??桥的负载电流，负载采用ｌ〇ｆｌ的电阻，ＰＩＤ控制??所示。当配电网电压未发生畸变时，采用ＰＱ检测??法和改进ＰＬＬ的瞬时无功检测法滤波后的负载电??流波形分别如图５ａ，ｂ所示。当配电网电压发生畸??变时，采用ＰＱ检测法和改进ＰＬＬ的瞬时无功检??测法滤波后的负载电流波形分别如图６ａ，ｂ所示。??０．０８?０．１６?０．２４?０．３２?０．４??ｌ／ｓ??图４负载侧电流波形??Ｆｉｇ．?４?Ｌｏａｄ?ｓｉｄｅ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ??图５电压未畸变时滤波后电流??Ｆｉｇ．?５?Ｃｕｒｒｅｎｔ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?ａｆｔｅｒ?ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ?ｗｉｔｈｏｕｔ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｄｉｓｔｏｒｔｅｄ??（ｂ）改进ＰＬＬ的瞬时无功检测法??图６电压崎变时滤波后电流??Ｆｉｇ．?６?Ｃｕｒｒｅｎｔ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?ａｆｔｅｒ?ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ?ｗｉｔｈ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ??如图５ａ，ｂ所示，当配电网电压未发生畸变时，??采用ＰＱ检测法和改进ＰＬＬ的瞬时无功检测法滤??波后的负载电流波形均为较为平滑的正弦波，谐??波治理效果较好。如图６ａ，ｂ所示，当配电网电压??发生畸变时，采用ＰＱ检测法和改进ＰＬＬ的瞬时??无功检测法滤波后的负载电流波形对比分析可??知：改进
【参考文献】：
期刊论文
[1]并联混合有源电力滤波器的新型控制方法[J]. 徐帅,孙晓云. 控制工程. 2016(08)
[2]一种新型串联混合型有源电力滤波器[J]. 李达义,杨凯,孙玉鸿,熊博. 电力系统自动化. 2015(06)
[3]并联混合型有源电力滤波器稳定性分析与控制[J]. 吴在军,赵志宏,王宝安. 电力自动化设备. 2011(07)
[4]并联混合型有源电力滤波器的建模和控制策略分析[J]. 范瑞祥,罗安,周柯,李刚. 中国电机工程学报. 2006(12)
本文编号：3088019
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