什么是有源電力濾波器?如何設(shè)計(jì)有源濾波器?

濾波器有很多具體的類型，比如空間濾波器、陶瓷濾波器、 數(shù)字濾波器、無源濾波器等等。為增進(jìn)大家對(duì)濾波器的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)有源電力濾波器，以及無差拍 SVPWM 的有源濾波器設(shè)計(jì)予以介紹。如果你對(duì)濾波器具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、有源電力濾波器

有源電力濾波器(Active Power Filter，簡稱APF)是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置，它能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無功進(jìn)行補(bǔ)償。

有源濾波器之所以稱為有源，顧名思義該裝置需要提供電源(用以補(bǔ)償主電路的諧波)，其應(yīng)用可克服LC濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和無功補(bǔ)償方法的缺點(diǎn)(傳統(tǒng)的只能固定補(bǔ)償)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償，而且可以既補(bǔ)諧波又補(bǔ)無功。

有源電力濾波器，是采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和基于高速DSP器件的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)制成的新型電力諧波治理專用設(shè)備。它由指令電流運(yùn)算電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路兩個(gè)主要部分組成。指令電流運(yùn)算電路實(shí)時(shí)監(jiān)視線路中的電流，并將模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，送入高速數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，將諧波與基波分離，并以脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)IGBT或IPM功率模塊，生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng)，對(duì)諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償或抵消，主動(dòng)消除電力諧波。

二、無差拍 SVPWM 的有源濾波器設(shè)計(jì)

有源電力濾波器(AcTIve Power Filter，APF)作為一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波的電力電子裝置，其能夠同時(shí)補(bǔ)償多次諧波電流，能實(shí)時(shí)控制、自動(dòng)跟蹤非線性電流并加以控制，有較快的動(dòng)態(tài) 響應(yīng)速度，且具有改善三相不平衡度的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于有源濾波器諧波電流檢測與補(bǔ)償電流的發(fā)生是其極為關(guān)鍵的技術(shù)。

有源電力濾波器的電流控制一般采用 PWM(PulseWidth ModulaTIon)模式，目前常用的 PWM控制方式有滯環(huán)電流控制(Current Follow Pulse Width ModulaTIon，CFPWM)、三角波電流控制(ΔPulse Width Modulation，ΔPWM) 和 電 壓 空 間 矢 量 脈 寬 調(diào) 制 (Space Vector PulseWidthModulation，SVPWM)三種技術(shù)。對(duì)于 SVPWM 其控制方法的優(yōu)點(diǎn)主要在于：提高逆變器直流側(cè)電壓的利用率，減小開關(guān)器件的開關(guān)頻率以及減少諧波成分，而且此方法更易實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。因此，逆變電路控制常采 用此種方法。在 APF 的應(yīng)用中，SVPWM 常與滯環(huán)比較，PI調(diào)節(jié)器以及無差拍等結(jié)合應(yīng)用。本文采用無差拍 SVP-WM 控制策略，對(duì) APF 的電流進(jìn)行補(bǔ)償控制，以獲得較好的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償效果。

1、電力有源濾波器諧波檢測方法

有源濾波器的諧波電流檢測方法由時(shí)域和頻域檢測法構(gòu)成。時(shí)域檢測法主要分為：有功電流分離法和基于瞬時(shí)無功功率原理的 p-q 法，ip-iq 法以及 d-q 法等。頻域檢測法主要有 FFT法和諧波濾波器法等。

對(duì)于本文研究主要是采用 ip-iq 法來對(duì)電力有源濾波器進(jìn)行分析研究，正余弦信號(hào) sin ωt 和-cos ωt 由鎖相環(huán) PLL 發(fā)生電路產(chǎn)生。其中 sin ωt 與 a 相輸入電壓 ua 同相;逆變電路直流側(cè)電壓的給定值為 Ucr，Ucf 是反饋值，將這兩路信號(hào)之差經(jīng)過 PI 調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，所得到的Δip 疊加到瞬時(shí)有功電流的直流分量中，經(jīng)過運(yùn)算得出指令電流 ih 中所含基波有功電流，從而令 APF 直流側(cè)與交流側(cè)進(jìn)行能量互換，從而將 Uc 調(diào)整到給定值。

2、無差拍控制簡介

SVPWM 控制是用指令電流 ic*(k) 代替補(bǔ)償電流 ic*(k+1)使 k 時(shí)刻的補(bǔ)償電流在 k+1時(shí)刻完全跟蹤上指令電流，但這樣會(huì)存在一拍的滯后。而基于 SVPWM 的無差拍控制則在 k 時(shí)刻預(yù)測出 k+1時(shí)刻的指令電流值，并以此代替補(bǔ)償電流，最后通過 SVPWM 控制算法產(chǎn)生PWM 脈沖信號(hào)以控制變流器開關(guān)器件的通斷，從而使每一時(shí)刻輸出的補(bǔ)償電流等于其指令電流，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)控制。

以上就是小編這次想要和大家分享的有關(guān)有源電力濾波器的內(nèi)容，希望大家對(duì)本次分享的內(nèi)容已經(jīng)具有一定的了解。如果您想要看不同類別的文章，可以在網(wǎng)頁頂部選擇相應(yīng)的頻道哦。