核心提示：　　1串聯(lián)型APF系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理1.1串聯(lián)型APF系統(tǒng)結(jié)構(gòu)該系統(tǒng)主要由諧波檢測電路、PWM控制電路、驅(qū)動電路及主電路4部分組成其中，前3部分共同組成APF的控制電路。主電路采用IGBT構(gòu)成的三相橋

　　1串聯(lián)型APF系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理1.1串聯(lián)型APF系統(tǒng)結(jié)構(gòu)該系統(tǒng)主要由諧波檢測電路、PWM控制電路、驅(qū)動電路及主電路4部分組成其中，前3部分共同組成APF的控制電路。主電路采用IGBT構(gòu)成的三相橋式電壓型PWM逆變器，電感L.和Cr用來濾除PWM逆變器產(chǎn)生的開關(guān)脈動該電路結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：有源電力濾波器作為電壓源通過電流互感器（CT）串聯(lián)在電源和帶有大電容的三相二極管橋式整流電路的交流側(cè)之間，其輸出補(bǔ)償電壓相當(dāng)于受控電壓源用于抵消由負(fù)載產(chǎn)生的諧波電壓串聯(lián)型APF系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如所示。

　　1.2串聯(lián)型APF系統(tǒng)工作原理諧波電壓補(bǔ)償?shù)囊幌嗟刃щ娐?，如所示。其中，Z為電源內(nèi)部等效阻抗；和分別為電源基波電壓和諧波電壓；ULf和ULh分別為負(fù)載的基波電壓和諧波電壓；if和ish分別為電源基波電流和諧波電流。補(bǔ)償裝置工作時，APF相當(dāng)于一個與負(fù)載串聯(lián)且受諧波電流控制的受控電壓源，它產(chǎn)生一個K倍于諧波電流的諧波電壓u……因此，APF對諧波來講可等效為阻值為K的電阻，而對基波來講，其阻值K為零由及根據(jù)迭加原理，得從（3）式可知，當(dāng)K*，ishQ故由（1）式得從上述討論可知，通過控制APF，讓K值充分大，能使電源電流is和電源電壓不含諧波成分，從而達(dá)到對諧波補(bǔ)5償?shù)男堑腸ad6mic 2串聯(lián)型APF系統(tǒng)的控制方法控制系統(tǒng)原理框圖，如所示控制系統(tǒng)需從電源電流中瞬時檢測出其中的諧波電流ish，形成補(bǔ)償電壓指令uc，從而驅(qū)動主電路中6個電力開關(guān)器件，使PWM逆變器實(shí)時產(chǎn)生與ish成比例的諧波電壓uc，才能達(dá)到使有源濾波器對基波阻抗為零，對諧波呈現(xiàn)一定的阻抗，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對變化的諧波進(jìn)行實(shí)時跟蹤補(bǔ)償?shù)哪康拇送?，為維持PWM逆變器工作，控制系統(tǒng)還應(yīng)能控制其直流側(cè)電容電壓保持恒定。

　　2.1補(bǔ)償電壓指令計(jì)算根據(jù)串聯(lián)型APF系統(tǒng)的工作原理，為使其對基波呈零阻抗，而對諧波呈比較大的阻抗，APF的輸出電壓指令應(yīng)為uC=Kish，以三相電路瞬時無功功率理論為基礎(chǔ)，通過計(jì)算ipiq可以得出三相電路諧波電流ish中isaisbisc為電源電流瞬時值，匕為電源a相電壓，LPF為二階低通濾波器，用于獲得-p-的直流分量-p -.PLL為鎖相環(huán)電路，它產(chǎn)生與電源電壓同步的標(biāo)準(zhǔn)正弦和余弦信號，即根據(jù)（5）式和（6）式，計(jì)算出ip和iq，經(jīng)LPF濾波后得到其直流分量-和將-和-反變換后可得電源電流的基波分量isafisbfisf，即串聯(lián)型APF的補(bǔ)償指令電壓u* 2.2APF系統(tǒng)直流側(cè)電壓的控制1由于PWM逆變器工作時，其能量損耗會引起直流側(cè)電容電壓以的降低，為了保證PWM逆變器正。+YTO4-05CninicaaemicJourfTleOTonicrubli：常工作，Ud必須維持恒定為此，在檢測‘isb直流電壓的反饋控制環(huán)節(jié)中Ud的給定值與反饋值比較之后的偏差，經(jīng)PI調(diào)節(jié)器與諧波電流檢測中算出的iP相減這樣，在算出的諧波電流值isahisbh和ish中加上額外的基波電流成分AisafAishf和Airf，使電壓指令中也含有額外的基波成分，最終使PWM逆變器在生成所需的諧波電壓的同時，生成一定的基波電壓基波電壓與電源的基波電流相作用，控制逆變器中的能量流動，以維持直流電壓Ud的恒定2.3APF系統(tǒng)的PWM控制方法本文采用定時瞬時值比較電壓跟蹤型PWM控制方法來獲得PWM信號，使APF系統(tǒng)的輸出電壓實(shí)時跟蹤指令電壓信號的變化其工作原理，如所示。

　　APF系統(tǒng)工作時，將電壓指令信號i和串聯(lián)型APF系統(tǒng)的逆變器產(chǎn)生的補(bǔ)償電壓m（。送入比較器進(jìn)行比較，由比較器的輸出控制主電路的通斷，從而達(dá)到使u（。實(shí)時跟蹤指令電壓uC的目的定時比較方法中PWM信號至少需要一個時鐘信號周期才會變化一次。這樣時鐘信號的頻率就限定了器件工作的最高頻率，從而避免了因開關(guān)頻率過高而造成器件的損壞。該控制方法每相只需要一個比較器和觸發(fā)器，硬件電路簡單可行。

　　研制了一臺的諧波源負(fù)載進(jìn)行了補(bǔ)償a給出了串聯(lián)APE系統(tǒng)投入補(bǔ)償前三相線電流中的一相波形，可以看出三相電流的波形畸變嚴(yán)重串聯(lián)APE系統(tǒng)投入后，該相線電流波形如b所示，可以看出三相電流波形中的諧波幾乎被全部補(bǔ)償，即電流波形基本接近正弦波用HP35663A型動態(tài)信號分析儀測得諧波補(bǔ)償前后電源電流總諧波含量THD分別為69.97%和3.脫。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，串聯(lián)型APE系統(tǒng)對直流側(cè)帶有大電容的三相二極管橋式整流電路具有良好的諧波補(bǔ)償效果應(yīng)注意，串聯(lián)型APE系統(tǒng)的補(bǔ)償效果與K值的大小有關(guān)根據(jù)（3）式，K值越大諧波補(bǔ)償效果越好，其策略相當(dāng)于比例控制但對二階以上系統(tǒng)進(jìn)行控制時，K值過大將會引起系統(tǒng)振蕩，故K的取值是有限的f2），即從原理上講不能將電網(wǎng)上的諧波完全消除5結(jié)束語電網(wǎng)中的諧波源負(fù)載性質(zhì)不盡相同，為了更好地起到抑制電網(wǎng)諧波源的效果，對不同的諧波源負(fù)載應(yīng)選用不同類型的有源電力濾波器。針對電網(wǎng)中電壓型諧波源負(fù)載所產(chǎn)生的諧波，本文選用了基于瞬時無功功率理論的三相串聯(lián)型APE系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償。

　　通過樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用本文給出的串聯(lián)型APE系統(tǒng)控制方法及有關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)方法，能達(dá)到消除諧波和功率因數(shù)校正的目的，且參數(shù)和控制方式調(diào)整都比較容易，從而驗(yàn)證了串聯(lián)型APE系統(tǒng)的濾波原理以及控制方案的正確性和可行性（責(zé)任編輯張秋娟）