三 电力有源滤波器.ppt

3.1基本原理描述,3.2控制策略分析,第三章电力有源滤波器,下页,返回,3.1基本原理描述,所有的下标“1”表示基波分量，“h”表示谐波分量假定系统电压为理想的正弦波，负载电流iLoad为基波分量iLoad1和谐波分量iLoadh之和，即,电力有源滤波器,下页,上页,返回,设下标“p”为有功分量，并定义为直轴分量；下标“q”为无功分量，此即为交轴分量。将基波分量和谐波分量分解后可得,根据有功功率的定义知，总的有功功率,电力有源滤波器,下页,上页,返回,对应的无功功率可表示为,电力有源滤波器,下页,上页,返回,模块1将三相交流变量变为同步旋转的坐标系。,,,直轴电流分量为交轴电流分量为,电力有源滤波器,下页,上页,返回,DUdUdset-Ud,将直轴电流分量与直流电压取得平衡，反映直流电压调整的和有功电流的表征电流为,电力有源滤波器,下页,上页,返回,模块2为直流电压比较环节。模块3为PI控制器。,用于直流电压的稳定控制,,电力有源滤波器,反映负载基波电流与直流电压的等效电流之和的综合电流为,下页,上页,返回,模块4只允许基波分量电流通过。模块5将同步旋转坐标再变为三相同步旋转坐标。,电力有源滤波器,下页,上页,返回,电力有源滤波器,下页,上页,返回,电力有源滤波器,下页,上页,返回,电力有源滤波器,下页,上页,返回,3.2控制策略分析,根据电路的基本原理，有源滤波器连接电感中的电流与在它两端所施加的电压应满足下列方程,上式移相后可得,若连接电感工作在非线性区，则应有,电力有源滤波器,下页,上页,返回,假定负载电流的谐波得到完全补偿，系统输出电流为理想的正弦波，且节点电压也近似认为是理想的正弦波,PWM的调制波应该满足的要求,电力有源滤波器,下页,上页,返回,,电力有源滤波器,下页,上页,返回,完整的理想波形如图所示，调制波与节点电压之间有一个相位差，它与补偿电流和连接电感的大小有关。,电力有源滤波器,下页,上页,返回,控制方程组为,,电力有源滤波器,下页,上页,返回,id节点处输出的有功电流分量，id*直流电压的幅值，iud来源于直流整定电压Udset与实际反馈电压的比较输出,设节点电压的相角为零，则,K适当的比例系数,电力有源滤波器,下页,上页,返回,理想稳态情况下，电流i*的交、直轴谐波分量与负载交、直轴谐波电流分量完全对应，它也是补偿电流应该输出的电流。逆变器等效基波输出电压与负载电流的谐波成分、直流电压支撑负载所需有功功率之间的关系为,K4相应量纲的比例系数,电力有源滤波器,下页,上页,返回,理想情况下，PWM的调制信号只剩下对应于直流电压的基波调制分量，输出电压中只含有有功分量。,电力有源滤波器,下页,上页,返回,根据逆变器交直流电量的转化关系得知,M转换系数dUcom与U之间的相位差,电力有源滤波器,下页,上页,返回,由于直流侧只含有有功电流分量，由此可推得,假设系统工作在完全谐波补偿的理想状态，因此有,对式求导后得,一般情况下d较小，可用cosd≈1、sind≈0来简化上式。,电力有源滤波器,下页,上页,返回,补偿电流有功分量与直流电压相对应,对上式求导后可得,电力有源滤波器,下页,上页,返回,考虑到DUdUdset–Ud和,可改写为,,电力有源滤波器,下页,上页,返回,电力有源滤波器,有源滤波器对负载的基波无功没有补偿作用，仅仅只对谐波的无功有补偿作用。,下页,上页,返回,电力有源滤波器,方波负载下，电流总畸变率约为28.9，假设谐波的功率因数角为6倍的基波功率因数角，b分量的补偿电流为,j1负载基波对应的等效功率因数角,若控制系统具有无功补偿的功能，则b分量的补偿电流可近似表示为,下页,上页,返回,电力有源滤波器,,考虑到式的控制策略，同时假设系统处于理想补偿条件，即在任何时候都有ihicom0，因此有,,,下页,上页,返回,电力有源滤波器,通过给定负载方波可求解基波分量及相应功率因数角，如负载电流取100A，功率因数取0.75。若求解或推导非线性微分方程很不方便，可作进一步的假设，如在d很小时，可认为sind≈0，sind≈d，cosd≈1等。,注,电力有源滤波器,系统电压为已知量，可为，线电压有效值可取390V。,线路阻抗rs2.3mΩ，Ls0.0475mH，对工频而言，一般感抗是电阻的8倍左右。,上页,返回,