文档介绍：有源谐波抑制
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有源谐波抑制思路
检测电路
驱动电路
补偿电流计算
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指令电流运算电路实时监测线路中的电流,并将模拟电流信号转换为数字信号,送入高速数字数字信号处理器(DSP)对信号进行处理,将谐波与基波分离,并以PWM信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲,驱动IGBT或IPM功率模块,生成与电网谐波电流幅值相等,极性相反的补偿电流注入电网,对谐波电流进行补偿或抵消,主动消除电力谐波。
检测电路
补偿电流计算
驱动电路
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背景:
目前铁路电力机车的非线性电力电子装置的广泛应用,谐波污染问题日益严重,电力机车谐波污染轻则降低机车用电设备的效率和使用寿命,重则威胁供配电系统的稳定性与安全运行,并且会降低容量和增加损耗。
我国在1993年就颁布了限制电力系统谐波的国家标准《电能质量-公用电网谐波》,规定了公用电网谐波限制和用户向公用电网注入谐波电流的允许值。
然而,由于标准的严重滞后从某种程度上导致了电网的谐波污染大量存在。
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国内外现状
国外有关电能质量问题的研究已经成为了热点,从所适用的算法理论的扩展,到电能质量评价体系标准的建立,各种电能质量问题分析方法的提出,以及用户电力技术等改善电能质量的研究和装置的开发正深入进行。在同本、美国、德国等发达国家早已经获得了高度的重视和广泛的应用。世界上有源滤波器的主要生产厂商有日本的三菱电机公司、美国西屋电气公司、德国西门子公司等。仅在日本就有1000多套有源电力滤波器装置投入到工业领域,容量范围由50KVA到60KVA。其功能也越来越多,从起初的抑制谐波和无功补偿,已经发展到现在的补偿电压闪变及牵引变电所一次侧电压不对称和补偿基波无功等多项功能。
目前国内生产的 APF 还有很多不足,在容量上国内生产的多以小容量为主,而大容量成熟的产品还没有投入使用,APF在国内的发展还需要克服很多困难才能逐步走向成熟。
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有源滤波器APF主要内容:
①瞬时无功理论,用来检测和分离谐波电流;
②APF控制算法;
③matlab仿真;
④滤波器和控制策略;
⑤硬件电路。DSP编程,用CCS平台来实现算法;
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①瞬时无功理论,用来检测和分离谐波电流;
APF主要采用FFT算法,以及瞬时无功功率理论算法。
首先构造三相电流:
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可得到正交αβ坐标系变量:
由上面式子得到电压和功率:
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单相电流可以分解为:
就可以得到有功电流,无功电流和谐波电流:
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④滤波器和控制策略;
滤波器应用无限冲激响应滤波器,巴特沃斯滤波器。巴特沃斯滤波器,是一种强大的平坦幅度相应的低通滤波器,在各个领域内已有广泛应用。
APF的电路拓扑本质上是一个PWM变流器,控制目标是要让它输出指令谐波电流。目前常用的APF的控制算法有滞环电流控制算法、三角波控制算法、空间矢量PWM控制算法、数字无差拍控制算法等。
三角波控制算法是将参考电流信号和实际电流信号之间的差信号经过PI环节后作为调制波,将三角波作为载波,调制波和载波作比较输出开关器件的控制信号。
空间矢量调制PWM控制算法是近些年来研究较多的新型控制算法,其晟重要的优点是可以显著的降低开关损耗,而且非常容易通过编程实现。