文档介绍：单相有源电力滤波器的仿真研究
摘要:实践表明,电网会由于大量使用电力电子器件和设备而产生严重的谐波,目前谐波已成为影响电能质量的主要因素。有源电力滤波器是谐波治理有效的手段之一,本文利用MATLAB搭建了应用于单相整流电路带电阻负载时的仿真模型,并且对补偿特性做了深入的研究和分析。
关键词:滤波器;仿真;单相
随着DSP技术和电力电子技术的不断发展,采用有源电力滤波器是谐波治理的重要措施之一。单相有源电力滤波器的基本原理是从补偿对象中对谐波与无功电流进行检测。在一定控制指令作用下由IPM组成的系统产生一个与无功电流大小相等的谐波,在系统中注入极性相反的电流,这样电网电流就只含有基波电流,达到实时补偿谐波电流的目的[3]1、2、4、5、6呢?
。单相有源电力滤波器能跟踪补偿幅值和频率都变化的谐波,因而受到广泛的重视。本文对单相有源电力滤波器的仿真进行了研究,通过matalb仿真,分析该滤波器的工作特性,进而找到控制谐波污染的手段。
1 单相有源电力滤波器的matlab建模
利用MATLAB仿真软件,将单相并联有源滤波器的谐波和无功电流检测及电流跟踪控制综合起来,搭建单相并联有源滤波器仿真电路。图1是未加有源电力滤波器时单相整流电路仿真模型,图2、3分别是其对应的电压和电流波形。
图1原系统仿真模型
图2 电网电压波形
图3未投入有源滤波器前示波器观测到的电网电流波形
可见,在未加滤波器时电网电流发生了畸变,其中三次谐波含量=%,五次谐波含量=%,七次谐波含量=%,九次谐波含量=%,十一次谐波含量=%。
2 单相并联有源滤波器的建模与仿真
单相并联有源滤波器仿真模型由滤波器和非线性负载构成,滤波器选用单相并联有源滤波器,非线性负载由可控整流桥和电阻负载构成,其模型图如图5?所示。
图4 系统模型图
利用MATLAB进行仿真,其仿真模型图如图6?所示。单相电压源模块产生670V的单相交流电压,模拟实际电网电压。非线性负载由可控整流桥和电阻负载构成,模拟电网实际负载。电压测量模块测量电网电压,电流测量模块测量电网电流,背景为黄色(科技论文一般不能彩色打印)的模块是基于瞬时无功理论的谐波和无功电流检测模块子系统。背景为红色的是电压、电流互感器,采集电网中的电流和电网电压。
图5单相并联有源滤波器simulink仿真
电流内环控制采用滞环电流控制。交流侧电感=6mH,=7mH。直流电压为800V。负载电阻选R=10Ω。则负载电流I=/R=67A。若选选择环宽为补偿指令电流信号的,其值应该为3A。给滞环比较器送入初始值,仿真时间定为4s,步长定为50e-6。启动仿真,得到补偿电流的指令信号与实际的补偿电流信号,补偿后电网电流分别如下图所示。
图6滤波后电网电流
图7补偿电流的指令信号与实际的补偿电流信号跟踪情况。
图8 IPM模块的开关1和开关3的导通情况
经计算得到开关管的平均频率f=6KHz。
控制参数对滤波效果影响分析
其他参数不变,将环宽变小,研究一下环宽的变化对检测结果的影响。选择环宽为补偿指令电流信号的,。开始仿真得到波形如下