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M.Archana1, Y.C.V.Kondaiah2
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随着负荷需求的增加，可再生能源能源在利用电力电子变换器/逆变器的配电系统中，电源(RES)越来越多地连接在一起。本文将光伏系统集成到三相四线配电系统中。基于相关方程对光伏板进行了建模。在电力系统中使用非线性负荷会导致电流谐波的产生，从而降低电能质量。有源电力滤波器(APF)被广泛用于补偿电流谐波和负载不平衡。在这项工作中，现有的光伏逆变器作为并联有源电力滤波器(SAPF)，能够同时补偿电流不平衡、电流谐波等问题，也可以注入可再生能源产生的能量。该逆变器在滞环控制的基础上进行控制，既可作为功率变换器向电网注入电流，又可作为并联有源滤波器补偿负载扰动。本文旨在研究光伏逆变器在各种负载下的性能。本工作采用MATLAB/SIMULINK 7.8软件进行。
摘要
索引词
光伏有源电力滤波器，并联有源电力滤波器，电能质量。
介绍
由于日益严重的空气污染，对全球变暖的担忧，化石燃料的减少及其成本的增加，使得有必要将可再生能源(RES)作为未来的能源解决方案。在寻找解决方案来克服全球能源危机，光伏(PV)系统近年来引起了极大的关注。政府为进一步增加并网光伏系统的使用提供激励措施。由于利用电力电子转换器的负载需求增加，可再生能源越来越多地集成在配电层面。由于电力电子设备的广泛使用，对供电网络产生了干扰。这些干扰是由于使用非线性设备造成的。这些将在电力系统中引入谐波，从而导致设备过热，损坏设备，EMI相关问题等。有源电力滤波器(APF)被广泛用于补偿电流谐波和负载不平衡。这将导致额外的硬件需求。因此，在本文中，现有光伏逆变器作为并联有源电力滤波器(SAPF)，可以同时补偿电流不平衡、电流谐波等问题，也可以注入由res产生的能量。并联有源滤波器是电压源逆变器(VSI)，与负载并联连接。 Shunt Active Power Filter has the ability to keep the mains current balanced and sinusoidal after compensation for various Load conditions.
论文结构
为了便于理解，本文分为五个部分。每个部分在项目中都有自己的重要性和相关性。
下面是各个部分的概述。
第一部分:这是对项目的介绍，构成工作概述。
第2部分:该部分给出了拓扑结构和建议系统的组成部分的详细信息。
第3节:本节显示了整个工作的模拟和表格结果。
第4节:本节给出了这项工作所依据的参考资料。
第5节:这一节包括作者的参考书目，对他们进行了简要介绍。
系统描述
答:拓扑
有源电力滤波器是一种电力电子设备，它通过注入补偿电流来消除线路电流中的谐波，从而消除不必要的谐波电流。并联型有源电力滤波器通过注入相等相反的谐波补偿电流来补偿负载电流谐波。通常，四线制apf采用四腿转换器[5]。这种拓扑结构已被证明比经典的三腿四线电路具有更好的可控性。本文表明，使用适当的控制策略，即使是三相四线系统，所研究的有源滤波器及其与电网互连的拓扑结构如图1所示。它由一个三腿四线电压源逆变器组成。在这类应用中，VSI作为电流控制电压源工作。所提出的系统为三相四线，由光伏系统连接到并网逆变器的直流链路组成，如图1所示。电压源逆变器是光伏系统的关键元件，因为它将可再生能源连接到电网并提供产生的电力。光伏系统通过耦合到直流链路的逆变器连接到电网。直流电容器将光伏系统与电网分离，并允许对直流链路两侧的转换器进行独立控制。
电压源转换器(vsc)
电压源变换器(VSC)是一种与系统并联或并联的电力电子器件。它可以产生任何所需大小、频率和相位角的正弦电压。它还将存储设备上的直流电压转换为一组三相交流输出电压。它还能够产生或吸收无功功率。如果VSC的输出电压大于交流母线端子电压，则称为电容模式。通过交流系统对无功功率进行补偿。所使用的电源开关类型是与二极管反平行的IGBT。采用IGBT在Simulink中对三相四腿VSI进行了建模。
apf控制器
直流链路电压，Vdc是在一个规则的时间间隔内被感知的，并与其对应的参考Vdc*进行比较。误差信号在pi控制器中处理。pi控制器的输出记为Im。参考电流模板(Ia*，Ib*和Ic*)是通过将该峰值(Im)乘以与三个源电压相对应的三单元正弦矢量(Ua, Ub和Uc)得到的。这些单位正弦矢量是从三条传感线到中性电压得到的。参考电网中性电流(In*)设为零，为平衡电网电流的瞬时和。大小Im与相(Ua,Ub和Uc)的乘法结果是三个相参考电源电流(Ia*，Ib*和Ic*)。
利用锁相环(PLL)获得的网格同步角(Ѳ)生成单位矢量模板为
滞后电流控制
滞后电流控制(HCC)是最容易实现的控制方法;它是由Brod和Novotny在1985年开发的。并联型有源滤波器采用三相电流控制的VSI实现，并与交流市电进行电流谐波补偿。VSI栅极控制信号由磁滞带电流控制器输出。采用闭环控制系统实现迟滞电流控制器，波形如图3所示。误差信号用于控制电压源逆变器中的开关。这个误差是期望电流和逆变器注入电流之间的差值。若误差超过磁滞带上限，则逆变臂上开关关闭，下开关打开。结果，电流开始衰减。
若误差超过磁滞带下限，则逆变臂下开关关闭，上开关打开。结果，电流回到磁滞带。误差信号的最小值为emina，最大值为emax。误差信号emax -emin的范围直接控制VSI输出电流中的纹波量。
仿真结果
采用MATLAB软件进行计算机仿真，评估了该结构的性能。所提出的系统参数如下表所示。讨论了采用所提出的控制方案时系统的性能，其中包括以下案例研究。
图4分别为源电流、负载电流、逆变器补偿电流。逆变器在0.09秒开启。图4 (a):它清楚地表明，由于非线性负载的存在，源电流从0到0.09秒代表非正弦性质。在0.09秒时，波形性质为正弦，这表示逆变器将非正弦波补偿为平衡正弦波。负载电流波形如图4 (b)所示，逆变器提供补偿电流如图4 (c)所示。非线性负载的THD分析如图(5)和(6)所示。
补偿前源电流的THD
补偿前源电流总谐波失真= 30.13%
补偿后的源电流THD
补偿后源电流总谐波失真= 3.20%。
补偿后，源的THD从30.13%降低到3.20%，远低于5%的推荐限值。
情况2:负载不平衡
从图7中可以清楚地看出，由于存在不平衡负载，源电流0 ~ 0.1秒代表不平衡性质。在0.1秒时，波形的性质是正弦波，这表示逆变器补偿的不平衡波到平衡正弦波。负载电流波形如图7(b)所示。逆变器提供如图7 (c)所示的补偿电流。
案例3:平衡非线性负荷
由图8可知，由于平衡非线性负载的存在，源电流0 ~ 0.1秒代表平衡非线性特性。在0.1秒时，波形的性质是正弦的，这表示逆变器补偿平衡非线性波到平衡正弦波。
案例4:不平衡非线性荷载
案例5:不同迟滞带的THD分析
从上表1可以观察到，随着磁滞带的增加，源电流的THD阀增大。
案例6:不同比例不平衡非线性负荷的THD分析
从上表2可以看出，对于不同比例的不平衡非线性负载，消除各种负载的谐波。
参考文献
