核心提示：　　大容量有源電力濾波器實現(xiàn)方法的研宄*西安交通大學(xué)卓放何益宏李紅雨王兆安（西安710049）行了討論。提出了一種以不帶變壓器的四重化PWM變流器為主電路的大容量有源電力濾波器的實現(xiàn)方法，給出了系統(tǒng)結(jié)

　　大容量有源電力濾波器實現(xiàn)方法的研宄*西安交通大學(xué)卓放何益宏李紅雨王兆安（西安710049）行了討論。提出了一種以不帶變壓器的四重化PWM變流器為主電路的大容量有源電力濾波器的實現(xiàn)方法，給出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)?，分析了系統(tǒng)的控制原理……這種主電路可以不通過變壓器，直接并入或串入中、低壓配電網(wǎng)，用作電壓調(diào)節(jié)、諧波抑制和無功補償。這種有源電力濾波器的特點是：主電路元器件的開關(guān)頻率與電網(wǎng)的頻率一致，每個器件在一個電網(wǎng)周期內(nèi)只開關(guān)一次；其次是可以不用變壓器直接接入電網(wǎng)；再者是由于系統(tǒng)的開關(guān)頻率低，所以電磁干擾、開關(guān)損耗都比較低。因此比較適合中、低壓電網(wǎng)的無功補償和諧波抑制。

　　在以上所述的3種方案中，多重化主電路是最為合理有效的方案。與小容量開關(guān)器件串并聯(lián)的方案相比，主電路多重化在滿足容量要求的同時，控制電路也可以只用一套，經(jīng)濟(jì)上也更為合理。另外，采用多重化主電路的另一個好處是可以在控制上采取措施。提高整個裝置的等效開關(guān)頻率。使系|統(tǒng)最后。

　　得到的開關(guān)頻率數(shù)倍于電力電子器件自身所允許的開關(guān)頻率，以取得良好的補償特性。

　　基于上述設(shè)想，設(shè)計制作了采用四重化主電路的有源電力濾波器實驗裝置其主電路為4組PWM變流器通過進(jìn)線電抗器并聯(lián)連接，每組PWM變流器的容量為30kVA，使整個有源電力濾波器裝置的諧波補償容量達(dá)到120kVA，4組變流器采用一套控制電路統(tǒng)一控制。諧波補償電流指令的計算采用了基于瞬時無功功率理論的諧波電流檢測方法，以取得良好的動態(tài)響應(yīng)性能。為平衡各變流器的輸出功率，控制電路將計算出的補償信號按幅值平均分配給4組變流器的電流跟蹤控制電路，從而使每組變流器輸出的容量為總?cè)萘康?/4.為提高系統(tǒng)輸出的等效開關(guān)頻率每組變流器在進(jìn)行電流跟蹤控制時，其開關(guān)時刻的控制不再是獨立的，而是統(tǒng)一進(jìn)行協(xié)調(diào)，各組變流器在開通時刻上彼此相錯一定的角度，整個裝置的等效開關(guān)頻率為器件開關(guān)頻率的4倍，從而獲得良好的補償效果。

　　3四重化主電路實現(xiàn)的大功率有源電力濾波器結(jié)合國內(nèi)外大功率有源電力濾波器的發(fā)展情況，針對常壓工業(yè)負(fù)載設(shè)計了一種以不帶變壓器的四重化PWM變流器為主電路的有源電力濾波器，電路可直接進(jìn)入工業(yè)電網(wǎng)，減小設(shè)備投資。為有源電力濾波器的主電路原理圖。主電路由4組PWM變流器通過進(jìn)線電抗器并聯(lián)組成。4組PWM變流器的直流側(cè)并聯(lián)在一起共用一組直流電容器。

　　工作時，各組根據(jù)控制電路計算的諧波指令電流，通過各自的電流跟蹤環(huán)節(jié)控制，產(chǎn)生諧波補償電流，這些諧波電流相加后與負(fù)載諧波源總的諧波電流成分相等，以抵消諧波源負(fù)載電流中的諧波成分，使流入電源側(cè)的電流為不含諧波的正弦基波電流4.按主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，結(jié)合并聯(lián)型有源電力濾波器的工作原理，示出了采用四重化主電路的利用所研制的有源電力濾波器裝置對電路進(jìn)行了諧波補償實驗。諧波源由一個帶電感性負(fù)載卓放：男，1962年5月生，副教授。研究方向為諧波抑制與電力電子技術(shù)。

　　在進(jìn)行諧波補償時，可將4組變流器所產(chǎn)生的諧波補償電流看成是4個電流源輸出的電流與負(fù)載諧波電流iL之間進(jìn)行的迭加運算。流入電源側(cè)的電流就是含有諧波電流的負(fù)載電流與各有源電力濾波器輸出的電流之間的迭加。控制時，對每組的輸出容量進(jìn)行均衡控制，使每組所產(chǎn)生的諧波電流均為負(fù)載中諧波電流的1/4.這樣，當(dāng)各組電流id、ic2、ic3和與負(fù)載電流iL相加后，流入電源的電流is便成為不含有諧波成分的基波電流。

　　四重化PWM變流器單相等效電路為提高有源電力濾波器的等效輸出開關(guān)頻率，給出了整個控制系統(tǒng)的計算電路原理框圖和時基脈沖分配示意圖。為協(xié)調(diào)4組PWM變流器的補償控制，每組均設(shè)置了電流跟蹤控制電路和驅(qū)動保護(hù)電路，電流跟蹤控制的時基脈沖由控制電路統(tǒng)一處理，按一定的時序分配到各跟蹤控制模塊。具體實現(xiàn)時，讓第二組的基準(zhǔn)時鐘落后第一組基準(zhǔn)時鐘折合電角度90°，第三組的基準(zhǔn)時鐘落后第二組基準(zhǔn)時鐘折合電角度90°，依次類推。這樣，系統(tǒng)最終得到的開關(guān)頻率是各組頻率的4倍。各PWM變流器的時基脈沖分配原理圖可參見。

　　的三相整流橋組成。給出了投入有源電力濾波器前后的實驗波形和對應(yīng)的頻譜圖。從給出的波形圖和頻譜圖可以看出，補償前，三相電流波形為正負(fù)交變的梯形波，波形畸變嚴(yán)重，頻譜圖中的高次諧波分量具有一定的幅值；補償后電源電流波形得到明顯改善，基本成為正弦，頻譜圖中，高次諧波電流成分基本消除，說明有源電力濾波器有著良好的補償效果。

　　5結(jié)論提出了以不帶變壓器的四重化PWM變流器為主電路的大容量有源電力濾波器的實現(xiàn)方法，該方法有效地解決了有源電力濾波器在大容量時所遇見的容量和開關(guān)頻率之間的矛盾。結(jié)論如下：采用多重化主電路可以解決大容量單個電力電子器件開關(guān)頻率過低的問題，多重化主電路可以使系統(tǒng)等效開關(guān)頻率成倍提高，使有源電力濾波器有良好的補償效果。

　　采用多重化主電路可以成倍擴(kuò)大裝置的補償容量。