注入式混合型有源电力滤波器的研究与应用

StudyandApplicationofInjectionTypeHybridActivePowerFilter注入式混合型有源电力滤波器的研究与应用1引言谐波污染问题越来越受到人们的关注，无源电力滤波器（PPF）只能滤除固定次谐波，性能易受系统参数影响，并可能与电网阻抗发生谐振；有源电力滤波器滤波性能优良，不受电网阻抗影响，但价格昂贵，难以应用于中高压系统；注入式混合型有源电力滤波器（IHAPF）兼顾PPF和APF的优点，且易于工程应用，本文在简述其工作原理的基础上对其工程应用进行了研究。2IHAPF的基本结构原理3IHAPF的主要特性分析4工程应用JosepManeld’AnicetoCaleroTelefon:[phone]E-Mail:[e-mail]5结论非线性负载SuSZ无源滤波器注入支路逆变器不可控整流电路L0C0L1C1CGRXC无源滤波器IHAPF以电压型逆变器作为其有源部分，以多组单调谐滤波器组成的无源滤波器作为其无源部分。有源部分通过耦合变压器与基波串联谐振电路并联构成串联谐振注入式混合有源滤波器。注入支路由电容C1、电感L1和电容CG构成，其中C1和L1构成在基波频率谐振电路，而整体作为一条无源滤波支路。若把有源部分控制为受控电流源：，系统电路方程和单相等效电路为：ShCKiiPhPhRhRhGhGhShGhRhGhPhFhPhPhShShLhFhShZIZIZIKIIIIIIZIZIIIIShiLhiShZGhZRhZPhZFhiZ从上图可以看出，IHAPF的有源部分相当于在电网支路串联了一个可控的谐波阻抗，当Z足够大时，流入电网的谐波电流将会很小，接近于0，起到了抑制谐波电流的作用。IHAPF的原理图由电路方程求得电网谐波电流与负载谐波电流之比为：)()()(RhRhGhPhPhRhGhShPhRhGhLhShKZZZZZZZZZZZII3.1IHAPF滤波特性分析定义上式为谐波源谐波抑制函数，利用Matlab软件对其进行幅频特性分析。图中分别给出了控制放大倍数、时的谐波源谐波抑制函数的幅频特性曲线，可见，随着值的增大，系统的谐波抑制效果越好。因此，本文提出的滤波装置具有良好的谐波抑制性能。10K20K3.2IHAPF谐振抑制特性分析利用谐波源谐波抑制函数在三维空间中作出它的幅频特性，并由此来讨论补偿装置抑制谐波谐振的性能。只投入PPF和IHAPF投运后幅频特性分别为：由上图可以看出，投入有源部分后，无源支路和系统等效阻抗之间的谐振得到了很好的抑制。以某铜箔厂为例，主要负载是反星形连接的12脉波整流装置4套如下图所示。10KV主整流器MAINRECTIFIER10KV主整流器MAINRECTIFIER10KV1段10KV主整流器MAINRECTIFIER10KV主整流器MAINRECTIFIER10KV2段在无功补偿方面，混合型有源滤波系统提供的无功在0KVAR～3600KVAR之间分档可调，从而在最大程度上保证了补偿参数的灵活性，能够满足整流装置不同工况的要求。谐波抑制方面，在11次和13次无源滤波器对单次谐波有效治理的基础上，有源滤波器还可以对电网中其它次数的谐波实施动态治理，进一步提高谐波治理的效果，同时有效避免无功补偿系统与电网发生谐振，提高IHAPF的安全稳定性。现场装置及运行效果图注入式混合型有源电力滤波器因其有源部分不承受基波电压而适用于中高压系统既需要谐波抑制又需要大容量无功补偿的场合。本文对其基本工作原理和主要工作特性进行了研究，结合工程应用实例，详细介绍了IHAPF的设计方法，其中的一些想法和经验可以为其它类型的HAPF的应用提供有益的指导，推动HAPF的实用化进程。2009年中国电机工程学会年会2009.11.25-26天津CP0655