APF电力系统有源滤波器设计(5)

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1988年,F.Z.peng等人提出了串联型APF加并联型APF的模型,在这种思路中,谐波表现为高阻抗而无法通过有源电力滤波器,而基波电流可以通过有源电力滤波器，因为其具有低阻抗特性。APF在电源和负载之间起到了隔离的作用,因此保证了自身的稳定运行和有效的起到了滤除谐波的作用。

1.3.2有源电力滤波器的发展现状

在21世纪的今天,有源电力滤波技术已经成为了研究的主流方向。运行可靠、大容量的APF已经和工业应用做到了完美的对接。这种趋势在欧洲、日本、美国等发达国家尤为明显。有源滤波技术已经形成了其完整的体系，在谐波的抑制、检测、无功功率补偿方面己经相对成熟。

在组成结构方面,APF的类型也颇为繁多，适用于各类系统，如单相、三相三线、三相四线等。此外，并联型有源电力滤波器还有其它类型无法比拟的优势，比如抑制谐波、补偿无功功率、补偿中性线电流等。[8]

在硬件方面,自换向器件的出现,极大地推动了有源滤波技术的发展。使用的开关器件方面也正在改善：早期选用的一般是晶闸管、大功率双极型晶体管(BJT)和功率MOS场效应晶体管;再晚一些静电感应晶体管(SIT)和可关断晶闸管(GTO)

被应用于其中;现在使用的最广泛的是性能优良的绝缘栅双极晶体管(IGBT)。现在的选用标准,容量比较小的APF选用绝缘栅双极晶体管(IGBT),大容量则选择可关断晶闸管(GTO)。不可否认,有源滤波技术的发展也是建立在传感器的发展之上。有源滤波器的性能的飞速发展也是性能优良的霍尔传感器发展的结果。并且微控制器、微处理器以及数字信号处理器(DSP)等高性能元器件被应用其中,这使得APF能够在线实现大量、复杂的算法,从而具有实时性、快速性的补偿特点以及良好的稳态特性。来!自~751论-文|网www.751com.cn

APF中包含有两个关键的部分,分别为控制电路、检测电路。它们的作用是对负载中的谐波进行实时的检测,产生补偿控制指令,使得PWM逆变器产生相应的补偿。因此,实现有源滤波的首要是准确、快速地把线路中无功、谐波测出来,进行实时的动态补偿。控制算法通常有两种，时域法和频域法。后者主要运用傅里叶分析法,但是有其明显的缺点：①APF开关频率必须是谐波最高频率的两倍以上,②计算烦杂,反应时间长,缺乏实时性。时域法中方法较多,其中最为经典的是顺势无功功率理论。近年来,涌现出了许多智能无功电流检测和谐波的方法,但就实用性来说,基于瞬时无功功率理论是最为普遍的。在本篇论文中，我也采用了基于瞬时无功功率理论的检测方法。

我国在APF方面的研究起步较晚,这方面的文献和试验性的工业应用实验只能追溯到九十年代初期。2000年以来,相关方面的研究日益增长,在APF构造方面、检测方式方面、控制技术等方面都突飞猛进。由于国内的研究起步较晚，所以在核心技术的掌握方面我们与国外领先的技术上还有较大的差距，这也使广大国内科研工作者努力的方向。