关键字 |
| 同步参考系(SRF),电源线护发素(plc), APF。 |
介绍 |
| 最近,电能质量和自定义权力beenhot话题的广泛使用非线性电子equipmentsuch二极管、可控硅整流器、开关模式电源(smp),焊接设备,白炽灯光,和电机驱动器是可耻的电网输电和配电系统的电能质量。这些非线性负荷导致谐波畸变电流和产生无功功率问题。谐波抑制和无功补偿是必不可少的对于智能电网的建设,收集,分发,作用于供应商和消费者的行为,以提高电力服务的效率和可持续性。越来越多的电力电子设备的广泛应用,如电子电器、开关模式电源和电子镇流器,电网的谐波污染产生了各种各样的安全问题。比较研究,提出传统LC无源滤波器只能吸收特定频率的谐波,而有源电力滤波器(APF)是能够处理各种谐波之间的波动频率,同时保持良好的补偿性能这些谐波引起故障敏感的设备,由谐振过电压,增加加热导体和谐波电压降穿过网络阻抗影响功率因数。传统的被动过滤器用于补偿谐波和无功功率;但被动过滤器是大的规模;存在老化和调优问题,可以与供应阻抗产生共鸣。最近有功功率调节器(APLC)或有源电力滤波器(APF)是专为同时补偿谐波电流和无功功率。 |
有源电力滤波器系统 |
| 基本补偿原理 |
| 有源电力滤波器的谐波的补偿目标出现在输入电流iLu iLv, iLw的负载。自补偿电流iCut iCv, iCw控制,以消除负载的谐波电流,源电流是正弦。 |
| 电源电路配置 |
| 图1显示了本文开发的有源电力滤波器系统。四倍的电压源PWM转换器采用电源电路。注意四个三相变压器的初级绕组串联连接到对方。所以,每个变压器的初级电压50 v和二级100 v。四个变压器的初级绕组可以并行连接的变压器初级电压(200 v)和二次电压(100 v)应用。然而,多个转换器并联比系列的效率较低,因为每个二次绕组的谐波电流的增加和转换器。转换器是一个传统的三相桥变换器组成的六个功率晶体管和六个功率二极管背靠背连接,如图2所示。功率晶体管的断开时间大约是15日美国和几乎等于大容量的GTO晶体闸流管。 |
 |
| Figure.1提出转换器的原理图 |
 |
| Figure.2 5级三相逆变器的原理图 |
提出了控制策略 |
| 提出控制系统由使用SRF方法参考电流控制策略和triangularperiodical当前调制器级联逆变器的开关信号。 |
| 答:SRF控制策略: |
| 同步参考系理论开发的基于时域参考当代技术。SRF执行操作在稳态或瞬态电压和电流以及通用;它能够控制有源电力滤波器的实时系统。这一理论的另一个重要特征是简单的计算,其中包括代数计算。同步参考系的框图控制器是图3所示。 |
 |
| Figure.3同步参考系理论 |
| SRF方法的基本结构包括直接(dq)和逆(dq) 1公园转换,允许评估一个特定的输入信号的谐波分量。参考系变换从abc文具三相系统制定两阶段直轴(d) -二次轴旋转坐标系(q)。在a - b - c固定轴固定在同一平面和分开120º。这三个相空间向量静止坐标很容易转换成两个轴dq旋转参考系。这个算法衍生物从基于三相静止坐标负载电流伊拉,iLb, iLc当前id-iq旋转坐标转换,如下 |
 |
| dq变换输出信号依赖于负载电流(基本和谐波频率成分)和锁相环的性能。锁相环电路的转速(rad /秒)的旋转参考系ωt设置为基频分量。锁相环电路提供sinθ和cosθ同步。id-iq电流通过低通滤波器(LPF)过滤谐波组件和只允许基本频率成分。巴特沃斯滤波器的设计是基于方法和筛选器顺序是2。带边频率选择50 Hz的基本消除高次谐波分量。比例积分(PI)控制器是用来消除稳态误差的级联多电平逆变器的直流分量和维持直流侧电容电压恒定。dc电容器电压感觉到并与参考电压计算误差电压。这些涉及导出了误差电压增益(KP = 0.1和KI = 1)在动态条件下调节电容电压。按照比例积分控制器的输出减去从直轴(d-axis)的谐波分量消除稳态误差。 The algorithm is further developed to the desired reference current signals in dq rotating frame is converted back into abc stationery frame. The inverse transformation from dq rotating frame to abc stationery frame is achieved by the following equations |
 |
| 与基本电流同步旋转参考坐标系。因此,时间变异后与基本频率是恒定电流转换。因此,电流将直流和交流组件分离。交流组件d-axis和q-axis当前用于消除谐波和无功功率补偿。 |
| 近年来,多电平转换器显示一些重要优势传统的两级转换器,特别是对于高功率和高电压应用。除了他们优良的输出电压质量,他们还可以减少电压应力在开关设备。因为输出电压有多个水平,较低的dv / dt,大大减轻由于高频开关电磁干扰问题。多年来的研究工作主要集中在转换器有3至5个电压水平,尽管拓扑具有很高的电压水平也提出了。一般来说,电压水平转换器有谐波少,它提供更好的电能质量。然而,转换器开关设备的数量和复杂程度的增加是主要关心多级转换器。有几种拓扑,中性点夹,飞行电容器和级联h桥逆变器研究最多的和使用的。近年来许多这些拓扑的变化和组合报道,其中一个是级联h桥。 |
多电平逆变器 |
| 介绍了多级转换器作为静态高功率转换器中-高压应用,如大型电动驱动,动态电压者,无功功率补偿和事实设备。多级转换器合成所需的输出电压波形的适当安排了几个低直流电压源的功率半导体器件。多级转换器的主要优势是使用成熟的中等功率半导体器件,它运行在电压降低。因此,开关电力电子设备上的损失和电压应力降低。输出电压有小电压的步骤,导致电能质量好,low-harmonic组件,和更好的电磁兼容性。多级转换器近年来得到越来越多的关注和新拓扑与各种控制策略开发。有三种不同的基本多级转换器拓扑:中性点夹(NPC)或二极管夹,飞行电容器(FC)或电容器夹,级联h桥(慢性乙肝)。 |
| 全国人大拓扑的主要缺点是不平等的电压串联连接电容器之间的共享,从而导致直流环节电容的不平衡,需要大量的钳位二极管的电压水平。此外,最大电压开关是最接近开关节点。因此,三级人大变换器拓扑已经商业化的行业标准。FC多级转换器,多层多级(SM)转换器,使用飞电容器作为夹紧装置。这些拓扑有几个有吸引力的属性与人大转换器相比,包括的优势种新型操作和冗余阶段腿州允许切换压力均匀分布在半导体开关。但是,这些转换器需要过多的存储电容的电压的步骤。 |
| 双FC多单元转换器已经提出。这种拓扑已实现通过添加两个低频开关的常规配置FC多级转换器。提出了转换器的主要优势,FCmultilevel和SM转换器相比,rms值的两倍的输出电压和输出电压的步骤的数量和取消直流源的中点。但是另外两个开关必须在输出电压的峰值。这限制了这个转换器的高压应用。高压的慢性乙肝拓扑是一个很好的解决方案应用程序由于模块化和简单的控制。但在这些拓扑,需要大量的分离电压源提供每个转换细胞。减少数量的单独的高压直流电压源的应用,提出了新配置的;然而,一个电容电压平衡算法是必需的。 |
仿真结果 |
| 模拟实现使用MATLAB / SIMULINKsoftware,结果证实了该方法的有效性在平衡权力分享不同逆变器之间的细胞和较小的直流电压源。本次会议分为两个案件中,Case1非线性负荷接入电网及其影响源端和Case2.1active电力滤波器随着非线性负载连接到电网。APF使用服务负载谐波和维护降低谐波电流源。 |
| 案例1:建模的非线性负载连接到电网 |
| 图4显示了Matlab / Simulink模型,非线性负载连接到电网。通用桥被认为是非线性负载。通用桥二极管被认为是由于每一个电力电子装置谐波的原因。二极管被认为是由于不需要控制电路。 |
 |
| Figure4Matlab /仿真软件模型的非线性负载连接到电网 |
 |
| 图。5 matlab / Simulink仿真结果的非线性负载连接到电网 |
| 图5显示了正弦电压源和非正弦电流源。三相电压被认为是在这里和源电流三个阶段受到非线性负载的影响。图7显示了源功率因数考虑单相电压和单相电流。图7显示了谐波频谱和被观察到19.45%的基本价值。 |
 |
| 图6:Matlab / Simulink源功率因数的结果 |
 |
| 图7:谐波谱的Matlab / Simulink仿真模型 |
| 例2.1:有源电力滤波器的建模和非线性负载连接到电网 |
 |
| 图8:Matlab / Simulink模型非线性负荷接入电网以及APF |
 |
| 图9:Matlab / Simulink仿真网格连接APF的结果以及非线性负载 |
| 图8显示了APF的MATLAB / Simulink模型随着非线性负载连接到电网。在这种情况下,只有正常的逆变器是用于补偿current.Fig来源。9显示了使用APF谐波补偿电流源。它利用正常的逆变器,所以谐波内容不是完全消除。这可以描述使用谐波频谱fig.10所示。Fig.10显示了谐波频谱和,可以看出THD基本降至11.75%。 |
 |
| 图。10 matlab / Simulink模型电网的谐波频谱APF与普通逆变器连接 |
| 例2.2:有源电力滤波器的建模使用多级逆变器以及非线性负载连接到电网 |
 |
| 图11:Matlab / Simulink模型非线性负荷接入电网以及APF使用多电平逆变器 |
| Fig.11显示了MATLAB / Simulink模型的基于多电平逆变器的APF。多电平逆变器是专为三个阶段,因为它是连接到一个三相电网补偿三相谐波电流。图13显示了Matlab / Simulink模型APF谐波谱的多电平逆变器。谐波谱表明,THD值减少到2.06%的基础。上面的图14显示了改善源三相电网功率因数随着非线性负载连接APF。这种APF采用多电平逆变器,这是更有效的比普通逆变器。 |
 |
| 图12:MATLAB / SIMULINK补偿电流源的结果 |
 |
| 图13:Matlab / Simulink模型网格连接APF谐波谱的多电平逆变器 |
 |
| 图14:源端功率因数的MATLAB / Simulink仿真结果一相电流和电压 |
结论 |
| 介绍anAPF,利用多级逆变器补偿谐波电流源。一个基于模型的模型和仿真结果。用于逆变器的直流电压是不可再生能源。从而获得直流输入级联h桥获得多级输出。所获得的层数是7。从而使逆变器输出交流包含谐波内容这谐波比较SRF理论产生一个信号作为参考来补偿谐波源。从而获得AC与电网互联。之间的比较说明了APF使用正常的逆变器和APF采用多电平逆变器。结果表明,APF使用多级逆变器比APF更有效使用正常的逆变器。所有在MATLAB / SIMULINK仿真分析R2009b版本。 |
引用 |
- Karuppanan P和KamalakantaMahapatra”小说SRF基于级联多电平有源滤波器输电线调节剂”年度IEEE IndiaConference (INDICON) 2010 978 - 1 - 4244 - 9074 - 5/10
- 吴黄SJ, JC。级联有源电力滤波器的设计和操作减少电力系统谐波失真。IEEE Proc.-GenerTrans Distrib 1999;146 (2):193 - 199 . .
- 彭FZ,麦基弗JW,亚当斯DJ。电力线路调节器对配电系统使用级联多电平逆变器。IEEE Indu反式。Appl.1998;34 (6):1293 - 98。
- Hpenbrock U。定期监测方法通常适用于分析权力关系的工具。IEEE反式电力系统1993;8 (2):381 - 387。
- 船长H, Nabae Atoh美国控制策略的有源电力滤波器使用多个电压源PWM转换器。IEEE反式工业应用IA-22 1986; (3): 460 - 465。
- 渡边呃,斯蒂芬RM,火鸟M。新概念的瞬时主动和被动的力量与通用Loads.IEEETrans电气系统。1993年功率输出。
- 彭FZ,赖j s。对三相电力系统广义瞬时无功功率理论。IEEE反式。仪器和Measurement1996。
- Bhattacharya年代,沙发d同步框架基于控制器实现一系列混合有源滤波器系统。ieee会议论文1995;2531 - 40。
- 辛格B, Al-Haddad K,钱德拉A . 3的新控制方法——阶段有源滤波器对谐波和无功功率补偿。IEEE反式。在电力系统1999;46 (5):133 - 138。
- Estebanez EJ Pigazo,莫雷诺VM。一个递归公园改造提高同步参考系控制器的性能inShunt有源电力滤波器。IEEE反式电力电子2009;24 (9)。
- Bhattacharya年代,弗兰克·TM沙发DM, Banerjee b并联有源滤波器系统实现和设计问题的效用调速驱动系统的接口。IEEE会议1996;1032 - 1039。
- Malinowkski M, Gopakumar K,罗德里格斯J,佩雷斯。级联多电平逆变器的调查。IEEE反式工业电子2010;57 (7)。
- Karuppanan P·马哈KK。并联有源电力线路护发素补偿谐波和无功功率。环境与电子工程国际研讨会论文集(EEEIC), 2010;277 - 280。
- 船长H, Nabae Atoh美国控制策略的有源电力滤波器使用多个电压源PWM转换器。IEEE IndustryApplications 1986反式;IA-22 (3): 460 - 465。
|
菜单
