减少模拟三相有源滤波器对谐波和无功功率补偿

拉杰什基米-雷克南Ahuja, Sushil Verma Bhupender Dhull
部门电气工程基督教青年会大学科技、法里达巴德,印度哈里亚纳邦

文摘

本文提出一种模拟一个简单的控制方案为三相并联有源滤波器消除非线性负载的谐波和无功功率补偿。一个三相电压源逆变器桥直流母线电容器是使用作为一个有源滤波器(AF)。PWM电流控制是用于生成控制信号房颤。源参考电流计算出负载电流、直流母线电压和电压源。房颤的指令电流计算使用源代码参考电流和负载电流。电阻加载的三阶段二极管整流器作为非线性负载。仿真结果显示了方案的有效性。

关键字

有源滤波器(AF)、脉冲宽度调制(PWM)、总谐波失真(THD)

介绍

近年来电力工程师和消费者都给予关注的“电能质量”即退化由于谐波电压和电流,低功率因数等近二十年前大多数消费者所使用的负载在本质上是被动的和线性的,一些非线性负载从而减少对电力系统的影响。固态功率转换器等广泛应用于应用调速驱动器(ASD),静态异步交直流电源和风能和波浪发电系统的链接。这些电力转换器表现为非线性负载ac电源和注入谐波,导致电力系统的功率因数和效率较低。然而,由于技术进步在电力半导体器件和简单的可控性,smp等非线性负载整流、斩波器等使用。

现代电力电子装置的功率处理能力如功率二极管、可控硅(SCR),绝缘栅双极型晶体管(IGBT),金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)是非常大的,所以这样的半导体器件的应用在工业以及在国内很受欢迎的目的。而这些优势当然是不错,但有这样的过度使用电力电子器件一个很棒的问题,即一代的谐波电流和无功功率在电力系统网络。因此,电力系统的电压在不同的公共汽车网络变得扭曲和实用程序连接到这些公共汽车并不像设计的那样操作。

电力系统的谐波电流污染导致变压器过热等问题,电压质量退化,回转机械振动、破坏电力组件和医疗设施故障等。一般来说,被动过滤器的选择消除谐波和提高powerfactor。这些被动的过滤器有大尺寸的缺点,共振,固定补偿。在过去的几十年中,有源滤波器(AF)的概念引入了许多出版物出现在这个问题上[5 - 7]。许多控制概念,如瞬时功率理论[1,2]切口过滤器[3],[4]和基于流量控制器也被引入。大多数这些控制方案需要不同的转换和难以实现。本文提出一种简单的算法实现控制房颤。提供清洁能源在消费者端有源滤波器(AF)。几种方法,如混合滤波器和多步逆变器减少有源滤波器的大小[8]。房颤的主要目标是保持正弦功率因素统一供应电流(通过分流AF)喂养有功功率的负载和房颤的损失。这两个组件可以计算有功功率的负载电流、直流母线电压和电压供应。从所需的测量有功功率系统,参考功率因素统一供应电流。通过减去负载电流从这些参考提供电流,补偿电流的AF阶段。 The study is based on a 3-wire 3-phase system. The familiar 3-phase uncontrolled rectifier with resistive loading is taken as a non-linear load. The steady state and transient performance of the proposed control scheme is found quite satisfactory to eliminate the harmonics and reactive power components from utility currents.

系统配置

传统的基本系统块平行AF如图1所示。标准3 -阶段的房颤是由电压源逆变器桥直流母线电容器提供一种有效的电流控制。PWM电流控制是用来提供快速反应的房颤,非线性负载直流电阻负载由三相不可控桥式整流器的输入阻抗和输出电阻。因为电阻加载的不可控桥式整流脉动从交流源非正弦电流。它也引入了电源的无功功率根据负载大小和它的参数。

提出的控制方案的基本功能并行房颤是补偿谐波和负载所需的无功功率,ac供应给只有正弦平衡的功率因数统一电流。计算了所需的AF电流感应直流总线电压,负载电流和电压源。房颤的PWM电流控制器产生开关信号设备力所需的电流为房颤的阶段。通过这种控制方案,房颤满足负载的谐波和无功电流的要求。AF并行连接的负荷,也提高了系统效率作为源不过程谐波和无功功率。有源滤波器(AF)是一种流行的方法进行电力系统谐波取消。房颤的主要成分是控制单元。

图2显示了该控制方案的分流AF [5]。交流源供应基本负载电流的有功功率组件和另一个基本组件电流保持电容器的电压所需的值。后组件的电流源饲料中的损失转换器开关损耗等欧姆损失,电容器渗漏损失,等在稳态和维持直流母线上的储存能量在瞬态条件下负载的突然波动等。该组件的电流源(我* smd)计算使用直流母线电容值(疾控中心),平均电压直流总线(Vdc)和选择参考电压的直流总线(V * dc)。基本负载电流的有功功率组件(我* smp)计算使用感觉到负载电流和电压。总参考源峰值电流(我* sm)计算通过组件(我* smp)和(我* smd)。瞬时源参考电流(我* * sa,某人,我* sc)计算使用峰值电流(我* sm)和单元当前模板(美国、usb和南加州大学)来自感觉到源电压。房颤的命令流(我*我和cb * * ca, cc)通过计算瞬时源参考电流的区别(我* * sa,某人我* sc)和感知负载电流(iLa iLb和iLc)。

房颤使用PWM电流控制器的参考电流(我*我和cb * * ca, cc)得到控制信号设备的房颤。的基础上适当的补偿电流的价值塑造AF电感(Lc)被选中。高价值的Lc补偿电流不跟踪参考电流和低价值的信用证会产生大波纹补偿电流。房颤满足需求在本地负载电流的谐波和无功分量,从而导致正弦功率因数统一源的负载电流波动条件下系统。

系统由交流源、非线性负载,房颤和简单的控制方案。系统的组件分别进行了分析和综合发展的完整的模型模拟。

控制方案

的操作控制方案已在前一节中解释。不同的块的控制方程推导出序列。

峰源电流估计

峰值电流源(我* sm)有两个组件估计如下。相对应的源活性组分负载(我* smp)计算的平均负载功率(PS)。瞬时功率PL是,

系统的性能

AF系统的性能特点,提出控制方案给出了无花果。2 - 4说明在不同负载稳态和瞬态行为。图2显示了源电压、三相源电流、负载电流和直流总线电压负载10欧姆时跨整流二极管使用。

在稳态条件下仿真时间作为t = 0和恒定负载t = 0.1秒。负载电流和源电流图2所示。AF的补偿电流注入系统,导致补偿电流源。只包含谐波电流的补偿电流,介绍了电力系统由于非线性负载,但相反的阶段。从图2,很明显,波形与一些高频正弦波纹。直流电压的电容器也显示在图2中。瞬态,期间t = 0 t = 0.05秒的Rs参数非线性负载设置为15Ω。从t = 0.05到0.1秒的负载参数改为7.5Ω。相应的负载电流和源电流波形得到图3所示。图3表明,0.05秒后,负载电流大小是变化很快随着负载的变化和结算。 The AF supplies the compensating current for source current compensation. The capacitor voltage during transient period is nearly same as the steady period is shown in Fig. 3.

图4显示了近似分析负载电流和电流源。房颤的模拟集成控制电路进行稳态和瞬态条件。获得的结果显示,源电流最小化官与分流AF谐波。分析表明,减少谐波PWM电流控制器具有良好的性能。FFT分析有源滤波器的近似计算负载电流和电流源。这里飞源电流最小化2.81%小于5%

结论

本文分析了并联有源滤波器的性能通过在MATLAB / Simulink仿真使用一个简单的技术,减少电力系统谐波和补偿无功功率。并联型有源电力滤波器的性能与PWM电流控制器和仿真结果进行了验证。的结果;它清楚地表明,纹波电流不通过使用PWM电流控制器。这个控制器的瞬态响应和稳态性能评估。源的拉力与PWM电流控制器电流补偿后2.81%小于5%,证明了方案的有效性。

引用

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