有源滤波器控制策略的研究

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1、 摘要旦 旦 旦 口 旦 旦 旦 旦 旦 旦 旦目 口 口 口 目 豆口 巨 旦 旦 旦 旦 旦 照旦旦旦 旦 旦旦 旦 口巴 里 巴 口 口 旦 旦 里 旦 里 里 口 皿 口 口 口 互 旦 旦 组 旦 组 旦 旦 竺 口 旦 旦 旦 旦 互 旦口 里 里 旦 旦 旦 旦旦 旦 旦摘要 随着电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在工业、交通运输及家庭中的应用日 益广泛， 然而这些非线性负荷带来的谐波危害也日益严重。 谐波使电网中元件产生谐波损耗， 降低设备效率， 甚至损害电力设备如电容器等， 谐波使功率因数降低， 并影响精密仪器和临近的通信系统，使其无法正常工作。 由于电能质量问题日 益

2、受到重视， 作为用户电力技术的一种重要装置， 有源滤波器在消除谐波电流方面有显著的作用， 因而得到了 广泛的应用。 本文先对并联有源滤波器工作过程和控制方法进行了理论分析。通过对有源滤波器的工作过程进行分析，得到装置输出的电压电流关系，并基于瞬时无功功率理论提出了一种改进的谐波检测方法， 这对改进控制方法、更好地改善电能质量有很大的现实意义。 在根据谐波检测结果产生补偿电流时，本文应用了不同控制理论，主要包括:( 1 ) 三角载波线性控制，通过将检测环节得到电流实际值与参考值之间的偏差与高频三角载波相比 较， 所得到的矩形脉冲作为逆变器各开关元件的 控制信号， 从而在逆 变器输出 端获得所需的

3、 波形。 ( z )滞环比 较控制， 将补偿电流参考值与逆变器实际电流输出 值之差输入到具有滞环特性的比较器， 通过比 较器的输出来控制开关的开合， 从而达西安交通大学硕士学位论文到逆变器输出 值实时跟踪补偿电流参考值。 最后，在理论的基础上，研制了并联有源滤波器的试验装置，使用整流器作为试验负载。 试验结果表明， 有源滤波器对负载的谐波电流得到了很好的补偿效果， 大大降低了系统输出的谐波电流， 控制环节也达到了设计的要求，验证了模型和控制方法的正确性。【 关 键 词】有源滤波器:用户电力:瞬时无功功率【 论文类型】应用研究Ab s t r a c tAbs t r a c t Wi t h

4、t h e d e v e l o p me n t o f P o w e r E l e c t r o n i c s t e c h n o l o g y , m o r e a n dm o r e p o w e r e l e c t r o n i c s d e v i c e s h a v e b e e n a p p l i e d i n t h e fi e l d o f i n d u s t r y ,t r a n s p o r t a t i o n a n d d o me s t i c u s e , b u t t h e h a r m o

5、 n i o u s h a r m o f t h e s en o n - l i n e a r l o a d s i s g e t t i n g s e r i o u s t o o . H a r mo n i c c u r r e n t s c a n c a u s e w a s t a g eo f p o w e r , r e d u c e t h e e f f i c i e n c y a n d p o w e r f a c t o r o f s y s t e m , a n d e v e nd a m a g e t h e d e v i

6、 c e s l i k e c a p a c i t o r s . Wi t h t h e q u a l it y o f e l e c t r i c p o w e r b e i n g m o r e a n d m o r e i m p o rt a n t a n da s a ma i n k i n d o f C u s t o m P o w e r T e c h n o l o g y , A P F ( A c t i v e P o w e r F i l t e r ) h asb e e n w i d e l y u s e d f o r i

7、t s e x c e l l e n t a b i l i t y o f e l i m i n a t i n g c u r r e n t h a r m o n i c s . F i r s t l y , t h e t h e s i s a n a l y z e s t h e w o r k i n g p r o c e d u r e a n d c o n t r o l me t h o d so f s h u n t A P E T h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n o u t p u t c u r r

8、e n t a n d v o l t a g e i sa n a l y z e d t h e w o r k i n g p r o c e d u r e , a n d a n i m p r o v e d m e t h o d t o d e t e c th a r mo n i c s i s p r e s e n t e d b a s e d o n t h e o ry o f i n s t a n t a n e o u s r e a c t i v e p o w e r ,w h i c h i s h e lp f u l t o i m p r o

9、v i n g c o n t r o l a n d q u a l i ty o f e l e c t ri c p o w e r . V a r i o u s c o n t r o l s t r a t e g i e s a r e p r e s e n t e d t o g e n e r a t e t h e c o m p e n s a t i o nc u r r e n t . A mo n g t h e m, t h e f o l l o w i n g t w o a r e i m p o rt a n t . I n t h e t r i a

10、n g l ec a r r i e r l i n e a r c o n t rol s t r a t e g y , t h e c o n t r o l p u l s e f o r c o n v e rt e r i s t h e s q u a r ew a v e g e n e r a t e d b y c o m p a ri s o n b e t w e e n t h e r e f e r e n c e v a l u e g a i n e d fr o mh a r m o n i c s d e t e c t i n g a n d r e al

11、 v a l u e o f t h e c u r r e n t o f t h e A P E I n t h eh y s t e r e s i s c u r r e n t c o n t r o l s t r a t e g y , t h e c o n v e rt e r i s c o n t r o l l e d b y t h e r e s u l t so f t h e h y s t e r e s i s c o m p a r i s o n b e t w e e n t h e r e f e r e n c e v a l u e g a i

12、n e d fr o mh a r m o n i c s d e t e c t i n g a n d t h e r e al v a l u e o f t h e c u r r e n t o f t h e A P F . A n e x p e ri m e n t al s h u n t a c t i v e p o w e r fi lt e r i s d e v e l o p e d b a s e d o n t h et h e o r e t i c a l a n a l y s i s , w i t h t h e r e c t i f i e r

13、as t h e l o a d . T h e e x p e ri m e n t r e s u l t ss h o w g o o d c o m p e n s a t i n g e ff e c t o f t h e A P F o n h a r m o n i c l o a d c u r r e n t s a n d西安交通大学硕士学位论文t h e n g r e a t d e c r e a s e i n o u t p u t h a r mo n i c c u r r e n t s . T h e c o n t r o l s e c t i o

14、nm e e t s t h e f u n c t i o n a l r e q u i r e m e n t s . T h i s i n d i c a t e s t h e v a l i d i t y o fo s e d mo d e l a n d s t r a t e g y . K e y Wo r d s I A c t i v e P o w e r F i l t e r ;I n s t a n t a n e o u s Re a c t i v e P o we r ;( T y p e o f T h e s i s A p p l i e d R

15、e s e a r c hC u s t o m P o we r附件 1 :独创性声明 秉承学校严谨的学风与优良的科学道德， 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知， 除了文中 特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 不包含本人或他人已申 请学位或其他用途使用过的成果。 对我的研究工作做出任何帮助的同志均己 在论文中作了明确的说明并表示了致谢。 申 请学位论文与资料若有不实之处， 本人承担一切相关责任。论文作者签名日 期 : Z 3 , 1 , t o保护知识产权声明 本人 完全了 解西 安交通 大学有关 保护

16、知识产 权的 规定， 即: 研究生 在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安交通大学。 本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安交通大学。学校有权保留送交论文的复印件， 允许论文被查阅和借阅; 学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以 采用影印、缩印 或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名导师签名: ; 承 -,k t 日 期 0 2 . 3克_ t o .第 1 章 绪论第1 章绪论1 . 1 课题背景及其意义 电力工业是一个生产最佳能源产品 ( 电力的生产、 输送、 分配、转换同时进行)的大系统。 如何符合用电负载需求进行有

17、效的能量转换， 确已成为当今电力系统日 益关注的焦点。 而原有的传统的电能形态， 在电能的合理、经济使用上，受到了很大的约束和限制 ( 甚至浪费) 。 s o年代以来，电力电子学已逐渐成为一门新兴交叉边缘学科，与此相对应的现代电力电子技术也得到迅速发展。 但是， 由 于电 力电子装置是一种非线性时变拓扑负荷， 其出现的谐波问题反过来又使换流电路的功率因数下降， 造成效率降低，与合理有效使用能源相悖;而且，由其造成的谐波污染对电力系统安全、 稳定、 经济运行也构成潜在的威胁， 给周围电气环境带来极大影响， 被公认为电网的一大公害0 1 2 1 。因此， 关于电 力系统谐波计算方法的分析、 危害与

18、影响的机理、 测量与评估标准的制定，以及综合治理的实施己成为一个重要的研究课题。 理想的公用电网所提供的电压应该是工频基波电压。 谐波电流和谐波电压的出现， 对公用电网是一种污染， 它使用电设备所处的环境恶化， 也对周围的 通信系统和公用电网以 外的设备带来危害3 1 。 在电 力电 子设备广泛应用以前， 人们对谐波及其危害就进行过一些研究， 并有一定认识， 但那时谐波污染还不严重， 还没有引起足够的重视。 近三四十年来， 各种电力电子装置的迅速普及使得公用电网的谐波污染日 益严重， 由 谐波引起的各种故障和事故也不断发生， 谐波危害的严重性才引 起人们高度的关注4 12 1 。 谐波对公用电

19、网 和其他系统的 危害大致由以 下几个方面:1 .谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、西安交通大学硕士学位论文输电及用电设备的效率， 大量的三次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。 2 .影响各种电气设备的正常工作。谐波对电机的影响除引起附加损耗外， 还会产生机械振动、 噪声和过电压， 使变压器局部严重过热。 谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏。 3 .谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐振波放大，使谐波危害大大增加，甚至引起严重事故。 4 .谐波会导致继电 保护和自 动装置的误动作，并会使电 气测量仪表计量不准确。 5 .

20、谐波对临近的通信系统产生千扰， 轻则产生噪声， 降低通信质量;重则导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。 解决电力电子装置的谐波污染和低功率因数问题的基本思路有两条:一是装设补偿装置， 以 补偿其谐波和无功功率; 二是对电力电子装置本身进行改进， 使其不产生谐波， 且不消耗无功功率， 或根据需要对其功率因数进 行控制 5 6 。 电 力滤 波器就是针对思路一来 补偿系统的 相 应谐波， 使系统的电流或电压波形为正弦。1 .2 无源和有源滤波技术 采用电力滤波装置就近吸收谐波源所产生的谐波电流， 是抑制谐波污染的 有效措施3 1 。 通常采用由电 力电容器、 电 抗器和电阻适当 组合而成的无源滤

21、波装置进行滤波。由于无源滤波具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点， 因此无源滤波是目 前广泛采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。 由于无源滤波器是通过在系统中为谐波提供一个并联低阻通路， 以 起到滤波作用， 其滤波特性是由 系统和滤波器的阻抗比 所决定的，因而存在以下缺点: 1 . 谐波特性受系统参数的影响较大; 2 .只能消除特定的几次谐波， 而对某些次谐波会产生放大作用;第 1 章 绪论 3 .滤波要求和无功补偿、调压要求有时难以协调; 4 谐波电流增大时，滤波器负担随之加重，可能造成滤波器过载; 5 有效材料消耗多，体积大; 与无源滤波器相比， A P F 具有高度可控

22、性和快速响应性， 其具体特点如下: 1 .具有自 适应功能，实现了动态补偿，可对频率和大小都变化的谐波以及变化的无功功率进行补偿， 对补偿对象的变化有极快的响应。 2 叫可同时对谐波和无功功率进行补偿，补偿无功功率时不需要储能元件， 补偿谐波时所需储能元件的容量不大， 且补偿无功功率的大小可以做到连续调节。 3 .受电网阻抗的影响不大， 不容易和电网阻抗发生谐振，而且可以跟踪电网频率的变化，故补偿性能不受电网 频率变化的影响。1 . 3 有源滤波器的研究现状 当7 。 年代初期 有源滤 波95 ( A P F , A c t iv e P o w e r F i l t e r ) 的 概念出

23、 现时，由于受到当时功率半导体器件水平的限制， A P F一直处在试验研究阶段7 i 。 进入 8 0 年代以 后， 随 着大 功率可关断 器件 ( G T R , G T O , I G B T 等 ) 的性 能 不 断 提 高 ， 价 格 不 断 降 低， 以 及 对 非 正 弦 条 件 下 无 功 功 率 补 偿 理 论的深入研究， 特别是瞬时无功理论的提出，为A P F的实用化提供了必要的条件，使之在工业上得到了广泛的应用。 目 前， 世界上 A P F的主要生产厂家有日 本三菱电 机公司、美国 西屋电 气公司、德国 西门子公司等。自 从1 9 8 1 年以 来， 在日 本已 有5 0

24、 0 多台A P F 投入运行， 容量范围由5 0 k V A到6 0 M V A 。 从近年来的 研究和应用中可以 看出A P F 具 有如下的发展趋势: 1 .通过采用 P WM调制和多重化技术以 提高开关器件等效开关频率的， 实现对高次谐波的 有效补偿。当A P F 的容量小于2 M V A时， 通常采用I G B T及 P WM技术进行谐波补偿，当容量大于5 M V A时，通常采用西安交通大学硕士学位论文G T O及多重化技术进行谐波补偿。 2 大功率滤波装置从经济上考虑， 可以 采用A P F 与L C 无源滤波器并联使用的混合型有源滤波系统，以减小 A P F的容量，达到降低成本、

25、提高效率的目的。 3 .从长远看，串一 并联型 A P F由于其功能强大、性价比高，将是一种很有发展前途的有源滤波装置。 4 .出现了通过单节点单装置的装设，达到多节点谐波电压综合治理的 A P L C装置，表明电力系统谐波治理正朝着动态、智能方向发展。 我国的有源滤波技术还处在研究试验阶段， 工业应用上只有少数几台样机投入运行8 1 ，因此我国 有源滤波技术具有广泛的发展和应用前景。 目 前A P F的研究主要集中在谐波的检测，改善补偿性能，增加A P F的功能， 解决不同的谐波源的补偿， A P F 与其他设备的相互作用以 及A P F容量的计算等问题上。 在谐波检测理论方面， 比较成熟和

26、应用最为广泛的是基于瞬时无功功率理论检测方法p o t瞬时无功理论经过不断改 进， 现包括p - q 法， i p - i q 法， d - q 法等方法， 但并 没有一 种理论 可以 广 泛的 适 用于各种情况， 每种检测方法都有一定的适用范围或误差， 因此新的谐波检测的 方法也在不断的 研究之中。 在A P F控制方法方面， 现在有学者尝试采用无差拍控制和改进的无差拍控制来改善A P F的 补偿性能 1 1 ， 均取得了一定的进展。 近年来， A P F与其他装置综合进行补偿也逐渐开始得到研究 1 2 - 1 6 1 ， 通过综合应用 来提供更为 广泛灵 活的 补偿 和调节 功能。 但这一

27、 部 分的 研究相对较少， 其中电 压电 流关系以 及能量交换的理论还不是很完备，对设备的 工作过程和控制方法还有待于进一步的 研究。 另外， A P F 模型的建立和工作过程也没有得到足够的重视， A P F电 压电流关系和控制方法都存在进一步研究和改进的余地。 本文重点通过以开关函数为基础的数学模型，并结合仿真试验来研究有源滤波器对谐波的补偿性能及其控制方法。第 1 章 绪论1 .4 本文的主要工作 本文作者通过参与一台 A P F试验装置的研制工作，介绍了有源滤波器的数学模型， 对其控制方法进行研究， 并最终在仿真中和试验装置上验证对输出电流的控制。 本论文的工作主要体现在以下几个方面:

28、 1 了 解使用开关函数法建立有源滤波器数学模型的过程， 并在此基础上讨论有源滤波器输出电流和电压的关系，为提出控制策略提供依据; 2 .研究基于瞬时无功理论的谐波检测方法，并针对三相四线制有源滤波器的应用提出进一步的改进方案，并给出控制策略; 3 . 介绍了l O k V A有源滤波器试验装置主电路结构， 并通过仿真和在试验装置上进行试验，验证控制策略的有效性。第2 章 有源滤波器及其数学模型第2 章 有源滤波器及其数学模型2 . 1 有源滤波器工作原理 图2 -2 为最基本的 有 源电 力滤波器系统 构成的原 理图。 其中，e , 表示交流电压， 负载为谐波源， 它产生谐波并消耗无功。 有

29、源电力滤波器系统由 两大部分组成， 即指令电流运算电路和补偿电流发生电路 ( 由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三个部分组成) 。其中，指令电流运算电路的核心是检测出补偿对象电 流中的谐波和无功等电流分量， 因此有时也称之为谐波和无功电 流检测电路。 补偿电流发生电路的作用是根据指令电流运算电路得出的补偿电 流的指令信号， 产生实际的补偿电流。 主电路目前均采用P WM变流器。 作为主电路的P WM变流器，在产生补偿电流时，主要作为逆变器工作， 因此， 有的文献中将其称为逆变器。 但它并不仅仅是作为逆变器而工作的， 如在电网向有源电力滤波器直流侧储能元件充电时， 它就作为整流器工作。 也就是

30、说， 它既工作于逆变状态，也工作于整流状态， 且两种工作状态无法严格区分。 图2 一1所示的有源电力滤波器的基本工作原理是，检测补偿对象的电压和电 流， 经指令电流运算电路计算得出补偿电流的指令信号， 该信号经补偿电流发生电路放大， 得出补偿电流， 补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功等电流抵消，最终得到期望的电源电流。西安交通大学硕士学位论文图2 - 1井联型有源电力滤波器系统构成 例如，当需要补偿负载所产生的谐波电流时， 有源电力滤波器检测出补偿对象负 载电 流i L 的 谐 波分量iL e ， 将其反 极性 后作为 补 偿电 流的 指令 信号I ， 由 补 偿电 流发生电 路产生的 补

31、 偿电 流I 即 与负载电 流中的 谐波分 量IL 。 大小 相 等、 方向 相反， 因 而 两者互相 抵消， 使得电 源电 流 中 只含有 基波， 不含谐波。 这样就达到了抑制电源电 流中谐波的目的。 上述原理可以用如下的一组公式描述: i , = i L + i IL 二 i,f + i , I c =- I L A = IL 十 i s 二 I L JILf 负 载电 流的 基 波分 量。( 2 - 1 )有源滤波器分类中2式2. 有源滤波器可以 按照逆变器结构、 主电路拓扑结构、 相数、 补偿系统的容量和反应速度分类。逆变器结构可以是电压源型逆变器 ( V S I )或是第2 章 有源

32、滤波器及其数学模型电流源型逆变器 ( C S I ) ; 主电路的拓扑结构可分为并联型、串联型或是串并联混合型; 按照相数来分可以分为单相、 三相三线和三相四线三种结构;按照补偿系统的容量和反应速度分类可以 分为小容量、 中容量和大容量三种补偿系统。2 . 2 . 1 根据逆变器类型分类 根据直流侧储能元件的不同， 主要有两种类型的逆变器，电流源型逆变器和电压源型逆变器。 图2 -2 所示为基于电流源逆变器的有源滤波器结构，它充当一个非正弦的电流源来提供非线性负荷的谐波电 流。一个二极管与自 关断器件( I G B T )相串联来形成反相阻断电压。基于晶闸管结构的电流源型逆变器不需要串联二极管

33、， 但是它对于开关频率有严格的限制， 损耗较高， 并且需要一个较大容量的并联电容。 电 流源型逆变器的最大缺点在于不能用于多电平场合，无法提高大容量时逆变器的性能。一， 卜勺图2 - 2 基于电流源型逆变器的有源滤波器 图 2 -3所示为基于电压源逆变器的有源滤波器结构。 这种结构有一个较大的电容作为直流侧的电压支撑。由 于这种结构轻便、 便宜， 并且可以 扩展为多电平结构使其在开关频率较低的情况下取得很好的性能， 因而目 前这种结构较为普遍一些。西安交通大学硕士学位论文图2 - 3 基于电压源型逆变器的有源滤波器2 . 2 . 2 根据拓扑结构分类 有源滤波器根据其与系统连接的拓扑结构可以分

34、为串联型有源滤波器、 并联型有源滤波器、串并联结合型的统一电能质量控制器和混合型滤波器 ( 有源滤波器和无源滤波器的结合) 。图2 - 4 并联型有源滤波器 图2 - 4 所示为一个单独使用的并联型有源滤波器，目 前应用最为广泛， 可以用来消除电流谐波、 进行无功补偿和平衡三相不平衡电流。 因为电 流谐波主要是由非线性负荷注入系统当中， 所以并联型有源滤波器主要是设置在负荷侧用来就地进行谐波补偿。 它注入与谐波电流大小相等， 方第z 章 有源滤波器及其数学模型向相反的补偿电流来消除连接点的负荷电流中的谐波和无功分量。 它同时也可以作为一个静止无功补偿器来调节系统无功。 但是由于交流电源的基波电

35、压直接 ( 或经变压器) 施加到变流器上， 且补偿电流基本由变流器提供， 所以需要变流器具有较大的容量。 这是并联型有源滤波器的主要缺点。图2 - 5 串联型有源滤波器 图2 -5 所示为一独立运行的串联型有源滤波器的结构框图。 在负荷之前利用变压器与系统相串联， 来消除电压谐波， 并且平衡和调节负荷的终端电压。 这种串联型的有源滤波器被用来减少三相系统的负序电压和平衡三相不平衡系统。 串联型有源滤波器从交流侧可以看作是系统电压源的一个谐波源， 针对负荷的谐波源，串 联型有源滤波器输出补偿电压， 抵消由 负载产生的谐波电压， 使供电点电压波形成为正弦波。 串联型有源滤波器和并联型有源滤波器可以

36、 看作是对偶的关系。t 竺 竺 里 _ _ _ _ 竺 竺 鬓 月 图2 - 6 统一电能质量控制器图2 - 6 为统一电能质量控制器的结构框图，它的结构综合了串 联和西安交通大学硕士学位论文并联型有源滤波器。两个脉宽调制 ( P WM)变流单元共同组成一个完整的用户电力装置来解决电能质量和电能可靠性的综合性问题。 它包括短时间不间断供电、 蓄能、 无功补偿、 抑制谐波或阻隔谐波、 补偿公共祸合端点电 压或电 流不平衡、 消除电 压波动和闪变。 它以 脉宽调制口 W M ) 变流器为核心电路， 可以分解为一个串联P WM变流器、 一个并联P WM变流器。它的直流侧的储能装置 ( 既可以是电容器

37、， 也可以是电感) 是两个作为串联和并联型有源滤波器的电压源型变流器或是电流源型变流器所公用的。其中串联与并联的变流器分别履行不同的功能: 串联变流器起到补偿电压谐波与不平衡、 调节电压波动或闪变、 阻隔谐波的传播以 及阻尼振荡的作用;并联变流器起到补偿电流谐波与不平衡、 补偿负荷的无功、 调节变流器直流侧电压的作用及电压管理、 平抑负荷峰值或不间断电源的作用。 这种结构的统一电能质量控制器既可用于三相系统， 也可用于单相系统。 它被认为是最理想的有源滤波器的结构， 既可以消除电流谐波， 又可以消除电压谐波， 可以对电压和电流波形都很敏感的重要负荷提供电源。 这种结构的有源滤波器的最主要缺陷在

38、于成本较高( 需要较多的开关器件) 和控制复杂。 串联型有源滤波器图2 - 7 有源、无源混合型滤波器 图2 -7 所示的是混合型滤波器，它是有源滤波器和无源滤波器的组合结构。 这种滤波器结构目 前非常普遍，因为它的并联的L C无源滤波器第2 章 有源滤波器及其数学模型部分消除了大量的低次谐波，因而有源滤波器部分的容量可以做到很小( 负荷容量的5 % 左右) ， 这样大大减少了有源滤波器的体积和成本。 它可以同时消除电压和电流谐波，而且成本相对来说较低，因而非常受欢迎。 这种方式是为了克服并联型有源滤波器要求容量较大这一缺点而提出的。其基本思想是利用L C滤波器来分担有源滤波器的部分补偿任务。

39、由于L C滤波器与有源滤波器相比， 其优点在于结构简单、易实现且成本低， 而有源滤波器的优点是补偿性能好。 两者结合同时使用， 既可克服有源滤波器容量大、 成本高的缺点， 又可以使整个系统获得良 好的系统。 但是这种结构的滤波器的缺点在于只能针对特定负荷进行补偿， 负荷运行状况变化较大的时候补偿性能不好。 并联型有源滤波器与L C滤波器混合使用的方式又可以 分为两种: 一种是有源滤波器与L C滤波器并联， 两者均与谐波源并联接入电网， 两者共同承担补偿谐波的任务，L C滤波器主要补偿高次谐波，一方面补偿负荷电流中较高次数的谐波， 另一方面补偿主电路中开关器件通断产生的谐波。 这样可以降低有源滤

40、波器主电路中器件开关频率的要求， 因而容易实现大容量化。另一种是有源滤波器与L C滤波器串联， L C滤波器承担绝大部分补偿谐波和无功的任务，有源滤波器的作用是改善整个系统的性能， 其所需的容量与单独使用方式相比可以大幅度的降低。 串联型有源滤波器与L C滤波器混合使用是在并联的负载和L C滤波器之间串 入有源滤波器。 其特点是谐波基本由L C滤波器补偿， 而有源滤波器的作用是改善L C滤波器的滤波特性。 可将有源滤波器看作一个可变阻抗， 对基波的阻抗为0 ， 对谐波却呈现高阻抗， 阻止谐波电流流入电网，而迫使谐波电 流流入L C滤波器，这样还可以 抑制电网阻抗对L C滤波器的影响，以 及抑制

41、电网与L C滤波器之间可能发生的谐振， 从而极大地改善L C滤波器的性能。2 . 2 .3 根据补偿系统的相数分类根据补偿系统的相数来分类， 有源滤波器可分为单相和三相两种， 三相系统又分为三相三线制和三相四线制。盛.4 ,; m1. ,b .-一， t一门 卜 气非线性图2 - 8 单相串联型有源滤波器图2 - 9 单相并联型有源滤波器图2 - 1 0 单相综合电能质量控制器 单相结构的有源滤波器如图2 -8 、图2 - 9 、图2 -1 0 所示(z o ) 。 单相有源滤波器一般应用于小功率场合， 例如商业写字楼或是学校教学楼带有电 脑负荷以 及小型工厂。 在这些场合中电流谐波可以在公共

42、祸合点补偿掉， 因此可以将几个小功率的滤波器连接取代一个大的滤波器。 这主要是由于在一个大楼中有好多的单相负荷并且中线上存在大量谐波电流会有较大的 危害。 这样可以 根据运行条件的不同有选择的进行补偿。 但是另一方面， 住宅性负荷并没有产生大量的 集中的谐波。 而且由 于缺少强制的 谐波约束法规， 住宅用户不可能投资于单相的 有源滤波器。 单相有源滤波器第2 章 有源滤波器及其数学模型的主要优点在于处理小功率负荷， 因此变流器的开关频率可以 很高， 从而提高整个装置补偿谐波的性能。 对于三相装置， 滤波器及主电路的选择取决于三相系统是否平衡。 在相对低功率场合 1 0 0 K V A ) ，

43、三相系统可以 采用三个单相有源滤波器或者单独的 三相有源滤波器。 对于平衡负荷而言， 如果目 标仅仅是消除电 流谐波而不需要平衡三相系统及 补偿电 压谐波， 采用三个单相有源滤波器的结构是可行的。 对于不平衡负荷电流或者不对称供电电压， 主电路结构采用基于三单相逆变器的三相有源滤波器是可行的。 大多数的单相负荷都是由 带中 线的三相系统供电的。 它们给系统带来了大量的中线电流、 谐波、 无功以 及三相不平衡。 三相四线制有源滤波器的引 入就是为了 减少 这类系统出 现的问 题 (3 2 - 3 5 1 。 以 上介绍的 几种类型的 有源滤波器都有其对应的三相四线制结构 ( 串、并联混合型除外)

44、 。图 2 -1 1所示的是电容器中点型的三相四线制有源滤波器，全部的中线电流都流经直流侧的电容器，其数值较大，因而主要是用于小容量系统。图2 -1 2所示的是四极型三相四线制有源滤波器，这里第四只桥臂主要是用来调节和稳定有源滤波器的中线电流。有滋泌波器图2 - - 1 1 电 容器中点型三相四线制有源滤波器西安交通大学硕士学位论文有源酒波器图2 - 1 2 四极型三相四线制有源滤波器2 . 2 . 4 根据系统功率等级和补偿系统的反应速度分类 补偿系统的功率等级和补偿系统的反应速度是决定控制采取何种控制策略的主要因素。 总体说来系统的功率等级越大， 相应的补偿装置的反应速度越慢，其造价也越高

45、。图2 - 1 3 有源滤波器补偿系统容量与反应时间 图2 -1 3所示为根据补偿系统的容量及系统反应时间不同，有源滤波器的分类。第2 章 有源滤波器及其数学模型 小功率应用场合主要是对应于补偿系统的功率等级小于 1 0 0 K V A 。对应的应用场合为居民区、商场、医院和小、中规模的工厂负荷以及传动系统。 在这种情况下， 滤波器采取复杂的动态有源滤波控制， 特别是采用高频P WM电压源或电流源逆变器。 它们的反应速度比其他的控制策略要快，一般是几十微秒的数量级; 而且补偿系统的容量越低， 补偿的速度就越快。 中等功率场合主要是考虑 1 0 0 K V A - 1 O M V A的三相系统。

46、主要是中、高压配电系统和大功率、 大电压的传动系统， 在这些场合下相间的电压不平衡可以 忽略， 主要目 的是消除或降 低电 流谐波。 出于经济角度考虑， 在高电压配电系统利用有源滤波器来进行无功补偿通常被认为是不可行的，因为较高电压等级带来的绝缘问题和高电压等级的功率开关使得系统造价较高。 即使采用降压变压器，由此产生的大电流也很难应付。 在这种情况下， 通常采用静止无功补偿器及类似的准动态补偿系统 继电器控制的L C电路) 。在这种功率等级下的反应速度一般是几十毫秒的数量级。 随着功率等级的提高， 缺少相应的高开关频率的功率元件， 因此实现大功率的动态滤波器的成本是非常高的。 功率开关元件很

47、难承受较高的电压等级， 通过功率开关元件串联运行的方式是可行的， 但是这样非常难以实现而且成本较高。 幸运的是， 在大功率等级范围的谐波污染并不是很严重。 在小功率侧产生的谐波可以自 然消除或是通过安装几个中等或是小功率的滤波器来消除。 在这种场合下， 主要是考虑无功补偿， 反应时间一般是十几秒， 使电流接触器和断路器有足够的时间动作。 大功率场合的应用可以采用几个有源滤波器的串联运行来实现谐波补偿， 但是几个有源滤波器的协调控制是非常复杂的， 好在电力系统需要补偿的谐波一般都在配电网， 功率不大，因此这种情况可以 得到避免。2 . 3 有源滤波器的数学模型 随着电力电子装置越来越广泛的应用，

48、 它对电力系统运行的影响也越来越大，因 此需要通过对电 力电子装置进行建模研究， 以 分析其对系统的各种影响。 有源滤波器本质上仍然是一种电力电子装置， 只不过与其他电西安交通大学硕士学位论文力电子装置相比， 它的作用恰恰是根据负载的需要而发出相应的谐波， 亦即一个可变的谐波电流源，要充分发挥它的这种作用， 就必须先分析它自身运行的特点， 确定它的谐波补偿特性， 然后， 据此进一步制定相应的控制策略。 要准确地分析有源滤波器的运行特点， 就必须首先给出一个在工程上足够准确的有源滤波器数学模型。 但是，由于电力电子装置与传统的装置有所不同， 其拓扑结构随着电力电子器件的开关状态变化而变化， 而且

49、通常装置中有不止一个电力电子器件， 这就更增加了分析的复杂性和难度。 随着对电力电 子装置研究的不断深入， 现在已经提出了很多方法来解决这个问题， 其中应用比较多的建模方法有以 下几种p e a s ) . 1 ， 不变拓扑建模法: 对电力电子器件在通、断状态下分别采用不同阻值的电阻来代替， 从而保持系统的拓扑关系不变， 可以采用处理一般电子线路的分析方法建立其数学模型。 但采用该方法建立的状态方程求解较为困难。 2 .拓扑建模法: 根据装置的不同运行状态下的不同拓扑结构分别列写微分方程组， 再根据拓扑结构变化的顺序依次确定微分方程组的初值， 并求解方程， 这样就可以 解出装置在整个变化过程中

50、的解。 拓扑建模法出现的比 较早， 应用也相当的广泛， 但是建模较为复杂， 尤其是电力电 子器件较多的情况下， 形成的拓扑结构过多，依次求解十分繁琐， 也不利于讨论整个装置的特性，因此有一定的局限性。 3 .输出建模法: 通过讨论装置输出的电压电流关系来建立模型， 把整个装置等效为电压源或电流源， 得到与系统连接时的状态方程。 这种建模方式较为简单， 对装置的输出电压电流关系分析的比较明确和直接， 但是对于装置内部的工作过程和器件的状态难以详细的了解。 4 .开关函数建模法:通过傅立叶级数来描述开关函数，建立装置的输入输出 之间的传递关系， 来描述输入输出 之间的传递特性。 开关函数法与其他方

51、法不同的是， 它不再局限于电路的结构和开关器件的开关波形， 而是可以根据开关传递函数的类型， 通过同样的开关函数来描述同样作用而不同电路结构或开关波形的装置，可以更明确的突出装置输入输出的特第2 章 有源滤波器及其数学模型性， 为分析和预测变拓扑结构工作方式的装置的静、 动态特性提供了强有力的工具。 由于在A P F 试验装置中采用了三单相的结构， 共使用了1 2 个I G B T ,采用拓扑建模法过于繁琐，而输出建模又不易分析 A P F内部的参数对装置特性的影响，因此在这里介绍采用开关函数建模法来建立的A P F数学模型。这一方法首先对 A P F试验装置的主电路结构做一简化，然后再对这一

52、简化的电路进行分析。2 . 3 . 1 A P F 试验装置等值开关电路三相四线制系统有源滤波器图2 - 1 4 A P F 装置的结构 A P F的主体结构和与系统的连接方式如图2 -1 4 所示。 考虑到配电网的用户多是三相四线制结构，有可能有零序电流的存在，因此 A P F也采用三相四线结构，便于对零序电 流的补偿。另外要求A P F为不对称的 情况提供补偿， 采用三相桥结构就难以进行控制， 在实验装置中是采用的三单相的结构， 对每个单相分别进行控制， 优点是可以 更灵活的 对三相电压和电流进行控制，方便产生补偿负载的不对称电 流。 在装置中每个单相桥的有两种开断方式，分别对应桥臂的端电

53、压 U i为U , I G B T ;:和 I G B T ;, 导 通一 呱I G B T i, 和I G B T ;, 导通( 其中i = a , b , c )!心1 一- . U图2 - 1 5 A P F 的开关电 路模型 原电路结构中的I G B T 桥的结构可以转化为对应的开关结构， 把I G B T的损耗折算到线路阻抗中，则得到A P F的开关电路结构: 其中r 1 , x 1 , r 2 , x : 分别为变压器原边和副边的阻抗值， 肠， C f 滤波电感和滤波电容， 用于滤去A P F 发出的高次谐波， r o 为I G B T等效的阻抗，以上的所有的参数值都是折合到系统侧

54、的值， 为了便于下面模型的建立和方程运算，把参数简化为玖和R s ，则有命lri + r2 / 一jco oLf命+ rt+ r2+ jk + x2+ co,L f 命-(r,+ rs+ jx,+ jx2+ jco,Lf)命 : : + j (x, + x2 + tooL f( 2 - 2 )岁了|创|又 R 十 r0 - R其中R e 和I m分别表示取表达式的实部和虚部。在通常的工作状态，第z 章 有源滤波器及其数学模型。 。 + j (x ,+ x 2 + VJL f ) 裁，则可以近似取 L ， 一 上 (x , + x 2 口a R , = r , 十 r 2 十 r .得到简化表示

55、的开关电路模型为:+ L f( 2 - 3 )图2 - 1 6 A P 的简化开关电路模型对应每个单相桥的开断状态，定义开关函数为I G B T ;, 和 I G B 几导 通I G B 几和I G B 几导 通( 其中 i = a , b , c )!了、.1、 工一 又当S i = l 时，当S ;则有=- l 时定义S i S i2 为S i t = 1 ,定义S i i , S it 为S i , = OS i2 = 0 : S i 2 = 1S i = S i l - S i22 . 3 . 2 A P F 试验装置数学模型 根据基尔霍夫定律和图2 - 1 6电路关系，可以得到A P

56、 F的电压电流关系方程:西安交通大学硕士学位论文L , dat r + R ,L , L ,+ 凡L ,令 + R , 几十 u m 一 u , a = 0. b + u lb 一 u s b = 0( 2 - 4 ) 1 , + u i, 一 u , l = 0其中U m , U ;b . U ;。 为三单相桥的输出电压，与u n 。 有如下关系:S a i u d a 一 S a t “ *凡 。 u , 一 凡 : u ,S , , - u *一 S , 2 * u d ,( 2 - 5 ) 一-1一一- laib，Ic U“况!、leseses根据基尔霍夫定律，直流侧电流满足C 争一

57、S at 。 + S b, 、 + S ,1 -i 一 S ae 一 S b2 “ 。 一 “ 一 ( 2 - 6 )综合( 2 - 4 ) ( 2 - 5 ) ( 2 - 6 ) ， 可得用开关函数表达的A P F的数学模型为: 7 冬蛛气气。r.月，卫.，.IL +礼icu，cr.esIL功川月划川J训川Jes一 凡丝e t一 凡 一 凡凡 一 S u e S b . 一 S b 2 S +一 S n -、叹尸卫.月!月1.eses一一一一一一一一一一一一一一习 C 了 L J L几厂十月1.若令X二 li aI b 1 , u *I Tu d c l 0 , T一 R , 一 R sS

58、m一 S b 2 S , , 一 S , 2一 ( S . ， 一 S a e )一 ( S b ， 一 S b 2 )一 ( S ， 一 S , 2 ) 0Lrwe盆lesJ 一- D则方程( 2 - 7 ) 可表示为DX =A. X +U( 2 - 8 )第2 章 有源滤波器及其数学模型进一步，根据方程( 2 - 6 ) ，可以得到:C 鲁一 S o, -. + S b, + S , - i, 一 “ 一 一 “ b2 1b “ 一 = ( S . ， 一 S a t ) - i . + (S 6 ， 一 S b 2 ) - t6 + ( S c 。 一 s c 2 / - i s一 上和

59、 。 in 十 。 ib . I。 十 。 、 .ic )则有U , - C 令= u ia - ie + 、 、 + u i, -i,( 2 - 9 ) 0 (2-飞!lesesesesesesesJ“U 一-一0 拍劝托“UU +.凡呱 0一 R :R幻 lUr!.几.1十 一 R :封 必u m礼几ic气d-dt门lesesesesesesesesesesesesesJ C 心 U 口Lr.，esesesl.，.，L 以上得出的式子便是以微分方程为基础的 A P F数学模型。后续章节对有源滤波器的控制都将基于这个模型进行研究。第3 章 谐波检测方法第3 章谐波检测方法 谐波电流检测是决定

60、A P F 补偿性能好坏的重要环节，自从有源滤波器原理被提出以来，谐波电流的检测便引起了 广泛的研究，至今已 发展出提取基波分量法、基于 F F T的数字法分析法、自 适应检测法等多种方法和基于 瞬时 无功功率的 谐波检测法及其在此基 础上发展起来的 Ip 24 法和d - q 法， 这些方法的核心思想基本上可以 归结为以 下几类: 如何从负荷电流中提取基波分量或 ( 和)谐波分量，上面前两种都是基于该思想的谐波检测法; 如何以系统电压波形为模板来获得所需的补偿分量，上面第三种便是基于该思想的谐波检测方法; 如何结合系统电压和负载电流信息来提取负载电流中的谐波分量或 ( 和)无功分量，基于瞬时

61、功率理论的检测方法都属于这类。3 . ， 提取基波分量法 提取基波分量法是最早被采用的谐波检测方法， 其原理是从需要补偿的电 流中提取出基波分量， 它与原信号之差就是所需补偿的谐波分量， 通常采用低通或带通滤波器来实现基波分量的提取， 但如果使用的滤波器阶数较低， 则滤波效果不好， 如果阶数较高， 则会产生附加的相移， 造成输出信号畸变， 影响谐波提取的结果， 并且该方法对电网频率和电路元件参数敏感，设计和实现较为困难，一般较少采用。3 . 2 基于F F T 的数字分析法 基于F F T的分析法原理比较清楚，通过 F F T将检测到的一个周期的谐波信号进行分解， 得到各次谐波的 幅值和相位系

62、数， 将拟抵消的谐波分量通过带通滤波器或傅里叶变换器得出 所需的误差信号， 再将该误差信号进行 F F T 反 变换， 即 可得 补偿信号 2 0 。 这种方法思 路比 较简明， 原 理和西安交通大学硕士学位论文工作过程十分清晰， 对所补偿的谐波可以进行有目的的选择， 适用于各种情况，但缺点是具有一定的延时，实时性较差，而且该方法是建立在F o u n e : 分析的基础上，因此要求被补偿的波形是周期变化的，否则会带来较大误差，另外这种方法运算较为复杂，限制了其使用范围。3 . 3 自适应检测法x t n )y t n . )图3 - 1 自适应滤波器结构图 自 适应检测法是基于自 适应滤波的

63、原理2 1 ,2 2 1 ， 将电 压作为参考输入，负载电流作为原始输入，从负载电流中消去与电压波形一致的有功分量，从而得到所需补偿的无功及谐波分量。图3 -1 给出了直接系统模式的自适应F I R滤波器的结构图。 从结构图中可以 看出， 自 适应F I R滤波器主要由三部分组成:预置滤波器、自 适应算法和F I R滤波。3 .3 . 1 预置滤波 预置滤波器的主要工作是从输入信号中分离出 基波成份， 给自 适应算法提供一个标准信号， 它输出信号中所含的成份就是自 适应滤波器输出信号至少要包含的成份， 因此预置滤波器的性能直接影响整个自 适应滤波器的 效果， 一旦预置滤波器提供的参考信号发生畸

64、变或混入谐波成份， 则最后自 适应滤波器输出的 信号波形必然是一 个畸变波或含有较大的 谐波， 达不到预计的效果。 通常设计预置滤波器必须满足以 下两个要求: 一是滤波器的 特性能满足有源电力滤波器提取基波的要求，即通带内 幅频特性平第3 章 谐波检测方法缓， 且在基波处的幅频特性值为 1 ， 从而保证输出信号不失真， 阻带内能将谐波滤除掉: 二是计算量小， 实时性好， 这要求预置滤波器采用较低的阶数。3 .3 . 2 自适应算法 自 适应算法是实现自 适应滤波的关键， 一个实时系统要求算法实时性好， 收敛速度 ( 动态响应速度) 快。 工程中采用较多的是线性自 适应算法，非线性自 适应算法在

65、雷达和军事领域应用较多。 线性自 适应算法主要包括递归最小平方算法 ( R L S )和最小均方差算法 ( L MS ) , L MS 算法采用梯度收敛的方法求解二次型函数的最小值， 相对于R L S 算法 ( 采用牛顿法)其收敛速度较慢，但L MS 算法的动态跟踪性能与初始阶段基本相同，而R L S算法对于信号突然变化的反应比 初始阶段慢得多， 因而动态系统采用R L S算法的效果并不明显。相反，L MS算法由于简单、计算量小、便于实现，在实际系统中得到广泛的 应用。 自 适应谐波检测方法的优点是即使系统电压波形发生畸变仍具有较好的自 适应能力， 检测精度基本不受系统电压畸变得影响， 但缺点

66、是动态响应速度慢。3 . 43 . 4 . 1基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法p - q 法谐波检测 基于瞬时无功功率的谐波检测法 ( I n s t a n t a n e o u s R e a c t i v e P o w e rT h e o r y ) ( 亦称P - 9 法) 是日 本学 者A k a g i H i r o f u m i 于1 9 8 4 年提出的 具 有里程碑意义的方法。 该方法的 提出为A P F的 实用化研究起了 重大的 推动作用， 为实 现谐波、 无功的实时补偿提供了 重要的 理论依据 1 0 ,2 3 - 3 0 1 。 该方法的核心思想是根据所定

67、义的瞬时功率的波动部分为谐波电流和系统电压作用的结果这一特点来提取谐波分量，其主要内容如下: 设 三相电 路为 三相三线制， 其各相电 流、 电 压的 瞬时 值分别为i a , 侣 I i。 和西安交通大学硕士学位论文u a , u b , u , ， 且满足“ a + u 。 十 “ 。 = 0 , i s + i b + i c = 0 ， 则 可将其分别 变换到两 相正交的。 一 刀 坐标系:( 3 - 1 )，lesesesesJ|weesesJ 口石C “U尸1111.eellL 刀 C - 飞.!IJ C八P “封 r，卫ILcan肠切并定义瞬时有功功率P 和无功功率9 为:L9J

68、 - L u 9 u a/6 I( 3 - 2 ): C a fl 为 不 含 零 序 分 量 时 的P a r k 变换 矩 阵 在0 = 0 时 值。1日( * 、 二 ,1f一 “ 一 ” 一 ，20 0) ， J L - s i n ( O )一 s i n ( 8 - 1 2 0c o s ( 8 + 1 2 0 )一 s i n ( B + 1 2 0 0 )中刀月只C三相电压和电流均为正弦波时，设三相电压、电流分别为lesesesesll.JE ,. s i n r o t凡 s i n ( o x 一 2 ;r / 3 )E , , s i n ( c tx + 2 7 r /

69、 3 )刁.leeesweJ( 3 - 3 )几s i n ( ro t 一 叻s i n ( “一 p 一 2 s / 3 )s i n ( u x 一 rp + 2 s r l 3 )( 3 - 4 )利用式3 -1 对以上两式进行变换，可得I u - = ， FA3_ E JL u , J v 艺 Ls i n乙 丫一c os t x( 3 - 5 ) ! = ，夙I sin (cl 一 间 、1L 1 e J Y L _ L - c o s ( c o t 一 I ) J( 3 - 6 )代入式3 -2 中可得: 3_ _3， ，P=二石 . 1 二 C O s lp 4 = 育C ,

70、 l m s i n 尹 乙( 3 - 7 )第3 章 谐波检测方法*_E_I _， 、 陈， 、 ，. ，一 一， _ ， 。 二 、 ，二 一 ， 、 。份 E二=誉 、 I =-分为 U 刀相 电庄利相 i, t N月双但 , 1 ; f V2 . 1 2 p= 3 E I c o s p q = 3 E I s i n o ( 3 - 8 ) 从式3 -8 中可以看出， 在系统三相电压和电流没有畸变， 都只包含基波分量时，P 、q 只包含直流分量。 P - 9 法谐波检测就是当系统电 流含有谐波而电网电 压波形无畸变时，根 据定 义式2 .7 算出 瞬时 有功功率P 和瞬时 无功功率q

71、 ， 然后令P , q 通过一低通滤波器，可得瞬时有功功率、 无功功率的直流分量万 、4 ， 从式 3- 8 的 推导中 可以 看出， P 9 的直流分量是由 基波电 压和电流作用产生。的哟lc(3-所以，由P基 波 分 量 i f互 经过 式3 - 9 的 反 变换即 可 计 算出 被检 测电 流 a b物 can 一 15C afl T C aQ -1 Lq 1 一 六 c:，:二 一酬图3 一 2 P - 4 法谐波检测原理图ia I ib , i。 与iaf , ib1 , if,相 减即 得ia , ib , i。 的 谐 波 分 量t a h , ib h , i h 。 令 上

72、式 中 的 4 二。 ，即 可得基波有功电流分量， 该分量与被检测电流相减即可得同时进行无功、 谐 波补偿时的 补 偿分量。由 于 是通过P 4 进而求出 所需的 各种补偿分量，因 此该方法又称为P - q 法。 当系统三相电压对称不含谐波时， 运用该方法可以迅速、准确地检测西安交通大学硕士学位论文出被检电流中的谐波分量和 ( 或)无功分量，克服了传统方法中时延长、精度低、 无法单独提取谐波分量和无功分量等缺点。 但是当系统电压波形畸 变时 ， 由 于u _ u ， 均 含 有 谐 波， 并 且万 、9 不 但 是 基 波电 流与 基 波电 压相作用的结果， 而且还包含其它同次谐波的电流和电压

73、相作用的结果， 因此 按 照 式3 - 9 计 算出 的i f , ibf , i f 也 将 含 有 谐 波】 从 而 影 响 谐 波 检 测的 精度， 并且电压波形畸变越严重， 检测结果的精度越低。 此外，由于该方法无法反映零序分量的大小， 因此该方法不适用于三相四线制系统中的谐波电流检测。3 . 4 . 2 i p - i q 法和d - q 法谐波检测图3 - 3 i p - iq 法 谐 波 检 测 原 理图 为了 克 服P - q 法检测精度受电 压质量 影响的 不足， P - 4方 法又经过不断 地 改 进 和 完 善 ， 其 中 ip - i4 法 和d 一 Q 法 就 是 在

74、 瞬 时 功 率 理 论 基 础 上 发 展起 来 的 谐 波 检 测 方 法 . ip - i; 法 的 核 心 思 想 是 把 满 足 I。 十 枯 + is = 。 的 三 相 电流 相 量ia , ib , i。 经 过 不 含 零 序 分 量 的P a r k 变 换 得 到 i ， 和i4 ， 再 经 过L P F 滤波 得 ip , i。 的 直 流 分 量 弓 、 几 ， 其 中 弓 、 几 是 由 基 波 分 量 喻 , lbf .分 产 生 ，因 此 由 几 、 几 即 可 计 算 出 i af , ibf , icf,， 进 而 计 算出 谐 波 分 量ia h , ib

75、 h , ic h 。 该 方法由于没有直接使用系统电压信息， 只是借助于构想的正、 余弦函数，以实现在与三相基波电流的合成矢量同步的旋转坐标系下的 P a r k变换，因第3 章 谐波检测方法此 检测结 果的 精度不受 系统电 压波形 畸变与 否的 影响， 克 服了P - q 法受系统电压波形影响的不足。 但是要求由正、 余弦函数合成的综合矢量应与三相基波正序电压的合成矢量同步且同相位， 否则基波正序无功分量的检测精度将因相位差的存在而受到影响。 d - q 法的思想为根据对称分量法不对称的 任意次谐波都可分解为相应次数的正序、负序和零序分量，因此任意三相畸变的不对称电流的 P a r k变

76、换都可以 表示成各次谐波序分量的P a r k 变换之和的形式，其中P a r k 变换 将第n 次正 序分量变换成d q 坐标系中 第n - 1 次分量; 将第n 次负序 分量变 换成d q 坐标系中 第n +l 次分 量; 只 有 基波正 序分量在d q 坐标系中为直流量， 用L P F 即 可将其分离 ( 由 于在d q 坐标系中， 最低次谐波分量的频率为工频的两倍，因此L P F的截至频率f , 进 一 步 定 义电 流 的 有 功 分 量i ， 和 无 功 分 量i 4( 3 - 1 2 ) -一- 伟与f.十定 义万 及万 为 瞬 时 功 率P ,4 的 直 流 分 量， 则 谐

77、波电 流的 检 测 可以 表 示为: Pv ,+ 卫 x 兰( 3 - 1 3 )v , - v , v , - v , 文中所定义的各量， 当系统是理想的三相基波正弦对称系统时不但与传统相应量的性质一致， 而且当系统不对称、 非正弦时， 其性质仍然成立，并且所定义的各量还可以推广到其它任意相电路，因此具有普遍适用意义。 但是应当指出的是虽然采用广义瞬时功率理论， 但是这种检测方法的实质还是根据功率变换的思想。 虽然解决了零序分量的问题， 但是当系统电 压含有高次谐波时， 瞬时功率的直流分量中仍然包含对应次谐波电压和电 流作用的成分， 因此检测出的基波电流是与畸变的系统电压同相位的畸变的电 流

78、。 这种方法的另一缺陷在于计算谐波电流的时候需要对三维矢量做矩阵运算，因而算法的实现上比 较繁琐，实时性难以得到保障。 在本文所设计的有源滤波装置控制器的谐波检测算法中采用了一种比较简单的方法，由于本系统采用三相四线制，因此，如果负载不对称，则系 统电 流 各相中 都包含 零序分量， 为( i , + 几 十 i ) / 3 。 所以 可以 考虑预先第 3 章 谐波检测方法将零序分量从系统电 流中剔除，即令:=: a一1 , + t 6 + i s 3=几一1 Q +1 1 +1 , 3( 3 - 1 4 )= I c 一Z a + 1 , +1 , 3 这样，经过处理后的系统电流中将不含有零

79、序分量，对这个电流使用上述的谐波检测方法就可以正确的检测出基波正序电流， 将此基波正序电流分量与原来的系统电流相减就可以得到最终的检测结果， 这个检测结果当中含有系统电流的谐波、负序分量与零序分量。 这样处理之后，就大大地简化了三相四线制有源滤波器谐波检测的运算过程，因而可以同时保证谐波检测的精度和实时性。 可见， 经过这样的改进， 满足了 传统瞬时 无功功率的应用前提， 进一步拓展了P - 9 法的 应用范围。 对于P , 4 运算方式的检测方法， 根据前文的分析可知， 在三相系统电压存在谐波的情况下， 检测误差存在的主要原因在于进行瞬时功率计算时使用的系统电压中存含有高次谐波分量。 如果能

80、消除这个高次谐波的影响， 则可以避免检测误差的存在。 因此考虑在进行瞬时功率计算前对三相系统电压进行预处理， 使三相系统电压先通过一个数字带通滤波器， 去除系统电压中的高次谐波和零序分量， 这样经过计算得出的瞬时功率的直流分 量 中 将 不 包 含 谐 波电 压、 电 流 相 作 用的 成 分。 且 变 换 后的e , e G 将 不含 谐 波 ， 计 算 出 的 基 波 电 流 I f , Ibf , 1t 中 也 不 含 相 应 的 谐 波 成 分 。 但是应当注意的是，这种方法也不能完全做到谐波分量的无差检测，因为如果系统电压不对称时， 三相电压存在着基波负序分量， 这个基波负序分量用数

81、字带通滤波器是无法去除的。 这样计算出的瞬时功率的直流分量中 将会有基波负 序电 压和基 波负 序电 流相作用的 成分， 且变换后的e . ,e !+ 含 有 基 波 负 序 分 量 ， 计 算 出 的 基 波 电 流 Z f , Z bf . t o 中 也 含 有 相 应 的 基波负序成分。 此时则需要对三相系统电压作更为复杂的负序成分处理， 以分离出基波正序成分， 这为控制系统增加很大的计算负担因而在实际工程西安交通大学硕士学位论文中很少采用。 对 于 I ， 一 、 运 算 方 式 的 检 测 方 法 ， 在 三 相 电 压 不 对 称 情 况 下 之 所以 检 测存在误差， 是 对。

82、 。 的 锁相结果s i n 6) t 与。 。 的 正 序分 量存在相差造成的只要消除它们之间的相差就可以解决。为此，引入了电压闭 环， 如图3 -3 所 示。 对三相电 压 u a , u b , u 。 变换 得( 3 - 1 5 ) 嗬 已 。 ; 经 低 通 滤 波 器L P F 得 u Q 如 果 锁 相 环P L L 输 出 的s i n ( a x + tp ) 与 “ 。正 序 分 量 同 相 ， u ， 应 为 零 ; 如u ， 不 为 零 ， 说 明 存 在 相 差 ; 对 其 进 行 积 分 ，反 过 来 调 整s in ( a x 十 叻 的 相 位 ， 使 舀 ;

83、趋 于 零 ， 从 而 达 到 锁 定 u 。 正 序 分 量 的目 的，实现对基波有功、基波无功和谐波电 流的准确检测。fL 沌塑 e4月 L P F e9 fC一一江晰1于仪一一P-图凡几ecs m a ) ts i n ( co t + 协c o s ( m t + 叻4 e 9 闭 环 控 制电 路 框 图图3 一5 i， 一 i q 算 法 谐 波 检 测 法 框 图第3 章 谐波检测方法3 . 5 u d . 控制电路 在理想情况下，有源滤波器产生的电压中不应含有基波成份。由于实际情况下有源滤波器存在开关和导通损耗， 必须提供给它一定的有功功率以补偿这部分损耗， 使直流电容器电压稳

84、定在一定的幅值上。 在有源滤波器串联在电网上的综合电力滤波系统中， 流过有源滤波器的基波电流是随负载电流变化的，对这部分功率的补偿需由 额外装设的功率补偿装置提供。 而在本论文提出的电力滤波系统中， 如果使电源电流的基波有功电流增加，有源滤波器将必然产生与基波有功电流同相的基波电压，使P WM逆变器的输入有功功率增大。 图3 - 5 中 直流电 容器电 压u d c 控制环节就是按这一原理工作的。 当直流电 容 器电 压 低于 设 定 值 时 ， P I 调 节 器 输出 值d i p 增 大 ， 控 制 系 统 将 会 使电源电流中的基波有功电流增大， 此时有源滤波器产生的与基波无功电流同

85、相的基波电压将增大， 以 提高有源滤波器的有功输入， 使直流电容器电压上升。 反之， 当直流电容器电压由于某种原因高于设定值时， P I 调节器的 输出 值d i p 将 减 小 甚 至 为 负 ， 使 电 源 中 的 基 波 有 功 电 流 减 小 ， 此 时 有 源滤波器产生的基波电压将减小，以减小有源滤波器的输入有功功率， 甚至使其为负， 控制直流电容器电压下降。 当系统达到稳定时， 直流电容器电压将保持在设定值上， 有源滤波器维持一个基波电压输出以保持一定的有功输入，补偿P WM逆变器的开关和导通损耗。第4 章 有源滤波器控制策略及其验证第4 章 有源滤波器控制策略及其验证4 . 1

86、参考电流跟踪控制 通过谐波检测，可以得到需要补偿的谐波电流和无功电流，为了能够实现对负载谐波和无功电流的补偿， 需要有源滤波装置的输出电流能够自动跟踪计算所得的参考电 流。 目 前所采用控制方法主要有三角载波线性控制，滞环比较控制和无差拍控制，下面将就不同的控制方法进行讨论。4 . 1 . 1 三角载波线性控制 三角载波线性控制是最简单的一种控制方法。 通过将检测环节得到电流实际值与参考值之间的偏差与高频三角载波相比较， 所得到的矩形脉冲作为逆变器各开关元件的控制信号， 从而在逆变器输出端获得所需的波形3 6 ,3 7 。 然而在图4 -1 所示的电 压型并联有源滤波系统中， 逆变器输出的电流

87、是不能直接控制的， 我们需要通过控制输出的电 压来产生适当的补偿电流，由于有源滤波装置输出电压和电流之间存在一定的传递函数， 仍然将检测环节得到的电流实际值和参考值的偏差作为参考波与载波相比较将会造成较大误差甚至完全无法达到补偿的目 的， 这就需要将电 流参考信号转化为电压参考信号进行控制， 因而需要推导有源滤波装置在系统中的电压电流关系。西安交通大学硕士学位论文图4 - 1 有源滤波系统原理图4 . 1 . 2 有源滤波装置电压电流关系 根据第二章推导的 结果式2 -1 0 ， 可以 进一步深入研究。 取p q 0 变 换矩阵C p q 。 为、月!月了、r21-3213 .+ 子月沙厂厂-

88、勺 J/了ee毛、厂了.、月，引1 OS c-户州夕、钊夕21323os(w咖C o s 叭t一 s i n w , tf日泪川|L 蜘可得p - q 坐标系下的A P F 模型为厂lse月.，111 +11.sewees飞IIJ称.，勺气 叭R凡-共L , R , L ,u p u a u ; ou , p 一 u lpu , v 一 u ,qu , 。 一u i o 0( 4 - 1 )干!十.卫llesesesL - 飞.，卫1.esesesJ几杨d-dt 由 于基波在p - q 坐标下变为直流分量， 因 此上面的微分方程相对求解较为 简便， 下面的 讨论主要也 是 在p - q 坐标下

89、 进行的。 通过p - q 坐 标下的第4 章 有源滤波器控制策略及其验证4 . 2 有源滤波器试验装置和控制策略的验证图4 - 7 1 0 K V A 有源滤波装置实验线路图4 . 2 . 1 主电路结构及参数 主电 路结构: 本文工作所开发的I O K V A有源滤波装置采用如图4 - 7所示的三相四线制三单相桥结构。 三单相桥结构由 于各相由四个独立的桥臂组成， 可以实现各相分别控制因而具有很强的灵活性， 同时由于采用三相结构以及三相谐波检测和控制， 在分别补偿各相谐波电 流的同时， 该有源滤波装置还可以 补偿三相不平衡负载电 流， 并且可以 适应系统三相电压不平衡的不利条件。 对于一般

90、的配电网， 大多数的单相负荷都是由 带中 线的 三相系统供电的， 它们给系统带来了大量的中线电流、 谐波、 无功以 及三相不平衡。 采用三相三线制的有源滤波不能解决这样的问 题， 而采用三相四线制结构以基于考虑零序电流的谐波检测方法， 可以有效的补偿电流谐波， 无功以 及三相不平衡。西安交通大学硕士学位论文 变流器所采用的开关器件:对于中小容量的被补偿谐波负载， P W M逆变器可以选用MO S F B T作为开关器件，采用较高的开关频率;对于较大容量的被补偿负载，可以选用I G B T作为开关器件。 本有源滤波装置就选择了I G B T作为开关器件。 直流侧电压支撑:改装置直流侧采用一个大电

91、容作为电压支撑， 流过有源滤波器的电流和有源滤波器产生的电压相作用， 会产生一定的瞬时有功功率和瞬时 无功功率， 其中瞬时 有功功率中的 交流成份会引 起直流电容器电 压的波动。 直流电容器的容值越大， 一 电压波动就越小， 但电容器的成本也就越高， 同时装置体积随之增大。 故此在保证电 压波动满足一定要求的前提下应尽量减小直流电容器的容值， 具体参数的选取可以 利用仿真程序实现。 并联有源滤波直流侧电压的等级直接关系到滤波系统对电流的跟踪能力， 应该保持一个较高的直流侧电 容电压。 在保证滤波系统对谐波电流消除能力的同时， 应尽量减小直流电 容器电 压的取值， 以降 低逆变器的电压容量和直流

92、电容器的耐压要求。4 . 2 . 2 接入系统方式 本试验装置采用通过如图4 - 7中 所示的变压器接入系统， 来用连接变压器的原因在于不但可以 通过变压器的隔离作用增强A P F的抗千扰能力，而且选择不同的变比可使该 A P F应用于多种电 压等级系统。 此外，采用变压器祸合方式时由于可以通过适当选择变压器变比来减小变流器的电 压容量， 从而使开关器件得到更有效的应用， 同时降低直流测电容电压， 提高系统的安全性。 但是值得注意的是采用通过变压器接入系统的方式时， 需要考虑变压器的选择: 首先， 变压器的容量。 变压器的容量取决于系统电 压等级以及所需补偿谐波电 流最大值， 但是实际 应用的

93、时 候应留 有一定的裕量， 否则由 于系统的 不对称运行将使变压器进入饱和状态而无法进行工作。 其次， 变压器变比。 通过变压器接入系统减小变流器电 压容量的同时，第4 章 有源滤波器控制策略及其验证增大了变流器的电流容量， 因此需要综合考虑系统电压等级， 谐波电流大小， 所采用的主电路结构以及选用的开关管耐压耐流性能等信息选取适合的变压器变比。 第三， 变压器漏抗。 采用通过变压器接入的方式时， 相当于将有源滤波装置的输出电压经过变压器漏抗并入系统， 补偿电流即为系统电压和有源滤波输出电压的差值通过线路阻抗 ( 这时主要是变压器漏抗) 时所产生的电 流。 因此变压器漏抗不能太大， 否则将会造

94、成谐波电流无法通过变压器而影响补偿效果， 还会造成滤波装置的动态性能变差。 但是经过实际的调制和实验表明， 变压器漏抗也不是越小越好， 因为当变压器漏抗过小的时候， 在有源滤波装置投入运行时产生的瞬时电流得不到有效抑制， 会在合闸时造成系统过流，因而使合闸变得困难。 第四， 变压器铁芯。由于通过变压器接入系统的是有源滤波装置， 因此通过变压器的电流多为谐波电流，频率较高，很容易造成变压器铁损，在增大损耗的同时， 降低了变压器的使用寿命。 因此需要采用薄硅钢片叠制铁芯，降低变压器铁损。4 . 2 .3 I O K V A有源滤波实验装置参数 根据以上所述原则， 经过大量计算， 数字仿真和实验调试

95、，本文工作中的1 0 K V A有源滤波实验装置的参数选择如下:I GBT6 0 0 V 1 2 0 A直流侧电容3 0 0 0 解直流侧电压4 5 0 V变压器变比S S O Vl 3 3 0 V变压器漏抗5 %变压器铁芯硅钢片0 . 7 mm变压器容量1 0 KV A第 5章 结论第5 章 结论 本文系统地介绍了基于开关函数的有源滤波器数学模型， 讨论了有源滤波器输出电 流与控制电压之间的定量关系， 给出 控制策略的依据; 研究了基于瞬时功率理论的谐波检测方法并进行了改进，提出了带 P I 闭环控制的三角载波电流跟踪控制策略，介绍了I O K V A三相四线制有源滤波器试验样机主电路结构，

96、 并通过仿真和在试验样机上的试验， 验证控制策略的有效性。通过这些研究可以 得出如下结论: 1 .有源滤波器的输出电流与输出电压之间存在确定的关系，经过讨论， 如果从设计控制环节的简便性出发， 忽略衰减项之后将使输出电流是逆变器电 压经过比 例和相移的结果， 比 例和相移的 大小与装置参数以 及谐波的频率有关，这样的关系比较简单，便于给出控制策略; 2 基 于 瞬 时 功 率 理 论的P 9 运 算 方 式 和i p , i ; 运 算 方 式的 谐 波 检测方法仅适用于三相三线制系统， 对于三相四线制系统可以采用广义的瞬时功率理论引入零序分量或者先从三相系统电流中除去零序电流分量然后 再 进

97、 行 功 率 变 换。 在 三 相 系 统电 压 对 称 的 情 况 下】 P 9 运 算 方 式 和i pi ; 运 算 方 式 的 谐 波 检 测 方 法 可以 做 到 无 误 差 检 测 ; 而 三 相 系 统电 压 不 对 称的 情 况 下 ， 上 述 两 种 方 法 存 在 着 检 测 误 差 。 本 文 引 入e , 闭 环 控 制 改 进i p ,i9 运 算 方 式 ， 实 现 了 对 基 波 有 功 、 基 波 无 功 和 谐 波电 流 的 准 确 检 测 ; 3 .讨论了 三种电流跟踪控制方法。在三种方法中，三角载波线性控制法和滞环比 较控制法是目 前 A P F中普遍采用

98、的方法。本系统采用了 三角载波控制法; 4 .在仿真和实验中，证明了上述控制策略能够实时完成对谐波电流的跟踪，符合设计要求，的确有效。 致谢. 鱼 口 . . . 口 圈 鱼 旦 鱼 坦 . . . . . . . .致谢 本论文是在张伏生教授悉心指导下完成的， 张老师学识渊博、 学风严谨， 在对我论文的指导过程中， 使我受益匪浅， 在此对她表示衷心的感谢!同时， 在我进行论文工作期间， 夏道止教授和廖培金教授在百忙中对我的论文工作提出了宝贵意见，在此一并致谢!参考文献参考文献 1 林海雪.论电能质量标准，中国电 力，1 9 9 9 7 年第3 期 2 l马晓春.公用电网电能质量及其改善，华北

99、电力技术，1 9 9 8 , N o . 1 2 3 胡 铭 ， 陈 r 7 .电 能 质量及其分 析方法综述，电 网 技术， v o l 2 4 ， 第2 期 4 韩英铎， 严干贵 ， 姜齐荣 ，黄民 聪. 信息电 力与F A C T S 及D F A C T S 技术，电力系统自 动化， 2 0 0 0 . 1 0 5 胡 铭 ， 陈 晰.有源滤波技术及其应用， 电 力系统自 动化， 2 0 0 0 , 2 6 胡 铭 ， 陈 晰 用户电 力技术在配电 系统的 应用， 电 力自 动化设备， V o 1 1 9 . 6 7 L . G y u g y i , E . C . S t ry c

100、 u l a . A c t i v e a c p o w e r fi l t e r s . I n : P r o c e d i n g s o f I E E E / I A S A n n u a l Me e t i n g , I E E E I n d u s t r y A p p l i c a t i o n S o c i e t y , 1 9 7 6 . 5 2 9 5 3 5 8 l 沈龙大， 朱兆年， 许霞.电网高次谐波有源抑制装置的工业应用，电 气传动，1 9 9 3 ,2 3 ( 5 ) : 3 9 - 4 9 王兆安，刘进军. 电力电子装置谐波抑制及无

101、功补偿技术的进展， 电力电子技术1 9 9 7 年第1 期1 9 9 7 . 2 1 0 A k a g i , H i r o fi n n i , K a n a z a w a , Y o s h i h i r a , N a b a e , A k i r a . I n s t a n t a n e o u s R e a c t i v e P o w e r C o m p e n s a t o r s C o m p r i s i n g S w i t c h i n g D e v i c e s Wi t h o u t E n e r g y S t o r a

102、 g e C o m p o n e n t s , I E E E T r a n s a c t i o n s o n I n d u s t r y A p p l i c a t i o n s V o l . I A - 2 0 N o . 3 Ma y - J u n 1 9 8 4 , P P 6 2 5 - 6 3 0 1 1 詹长江， 韩 郁， 赵良 炳.基于电 压空间矢量 P WM 脉宽调制方式 的 新型三电 平高频整流器研究，电 工技术学报 1 9 9 9 , 1 4 ( 2 ) : 6 。 一 6 4 1 2 L . G y u 咖.U n i f i e d P o

103、 w e r F l o w C o n t r o l C o n c e p t f o r F l e x i b l e A C t r a n s m i s s i o n S y s t e m s , I E E P r o c e e d i n g s - C , V 6 1 . 1 3 9 , N o .4 , 1 9 9 2 , p p . 3 2 3 - 3 3 1 1 3 H . A k a g i - N e w T r e n d s i n A c t i v e F i l t e r s f o r P o w e r C o n d i t i o n

104、i n g , I E E E T r a n s . O n I n d u s t ry A p p li c a t i o n s , V o l . 3 2 , N o . 6 , N o v . 1 9 9 6 , p p 1 3 1 2 - 1 3 2 2 1 4 F u j i t a H i d e a k i , A k a g i H i r o ft u n i . U n i fi e d p o w e r q u a l i t y c o n d i t i o n e r : T h e i n t e g r a t i o n o f s e r i e

105、s - a n d s h u n t - a c t i v e f i l t e r s , S o u r c e : I E E E T r a n s a c t i o n s西安交通大学硕士学位论文 o n P o w e r E l e c t r o n i c s V o l . 1 3 N o .2 Ma r 1 9 9 8 I E E E p 3 1 5 - 3 2 2 0 8 8 5 - 8 9 9 3汇 1 5 Y u n p i n g C h e r ，X i a o m 吨 2 ihh a , 7 i n W a n g . U n i f i e d p

106、o w e r q u a l i t y c o n d i t i o n e r ( U P Q C ) t h e t h e o r y , m o d e l i n g a n d a p p l i c a t i o n，I E E E p 1 3 2 9 - 1 3 3 3 , 7 8 0 3 - 6 3 3 8 1 6 S e d r a o u i K . , A l - h a d d a d K . , C h a n d r a A，O li v i e r G . V e r s a t i l e c o n t r o l s t r a t e g y o

107、 f t h e u n i f i e d p o w e r f l o w c o n t r o l l e r ( U P F C ) C a n a d i a n C o n f e re n c e o n E l e c t r i c a l a n d C o m p u t e r E n g i n e e r i n g I Ma y 7 - Ma y 1 0 2 0 0 0 2 0 0 0 S p o n s o r e d b y : I E E E C a n a d a ; I E E E C a n a d i a n A t l a n t i c S

108、e c t i o n I E E E p 1 4 2 - 1 4 7 0 8 4 0 - 7 7 8 9 1 7 姜齐荣，新型静止无功发生器建模及其控制的 研究: 【 博士学位论 文. 北京: 清华大学电 机工程与电 子技术系，1 9 9 7 1 8 马 大铭. 新型综 合电 力 滤波系统的 研究: I 博士学位 论文I 北京:清 华大学电 机工程与电子技术系，1 9 9 7 1 9 马晓军.系统不对称对电压源逆变器的影响分析及不对称控制方法 研究: 【 博士学位论文】 ， 北京: 清华大学电 机工程与电子技术系， 1 9 9 8 2 0 候振程 ， 陆治国 ， 邹 言 一种新的 谐波和无功

109、电 流实时检测方法， 重庆大 学学报, 1 9 9 1 , 1 4 ( 6 ) : 2 8 3 1 2 1 罗世国， 侯振程一 种谐波及无功电 流的自 适应检测方法电 工技术 学 报，1 9 9 3 , 8 ( 3 ) :4 2 - 4 6 2 2 王 群 ， 吴 宁 ， 谢品芳一 种基子神 经元的自 适 应谐波电 流检测法 电 力系统自 动化 ， 1 9 9 7 ,2 1 ( 1 0 ) : 1 3 - 1 6 2 3 杨 君， 王兆安， 邱关源 不对称 三相电 路谐波 及基波电 流实 时检测 方 法的 研究 ，西 安 交 通 大 学 学 报， 1 9 9 6 ,3 0 ( 3 ) :9 4

110、 1 0 。 2 4 杨 君 ， 王兆安. 三相电路谐波电 流两种检侧方法的对比 研究、 电工 技术学报，1 9 9 5 .5 2 5 张披 三相电路的广义瞬时无功功率理论. 电力系统及其自 动化学 报，1 9 9 8 .4 2 6 3刘进军 王兆安， 瞬时无功功率与 传统功率理论的统一数学描述及 物理意义 电 工技术学报，1 9 9 8 . 1 2 2 7 lP e n g P a n g Z h e n g . H a r m o n i c a n d r e a c t i v e p o w e r c o m p e n s a t i o n b a s e d o n t h

111、e g e n e r a l i z e d i n s t a n t a n e o u s r e a c t i v e p o w e r t h e o r y参考文献 f o r t h r e e - p h a s e f o u r - w i r e s y s t e m s . I E E E T r a n s a c t i o n s o n P o w e r E l e c t r o n i c s v 1 3 n 6 N o v 1 9 9 8 I E E E p 1 1 7 4 - 1 1 8 0 0 8 8 5 - 8 9 9 32 8 P e n

112、 g F a n g Z h e n g , L a i J i h - S h e n g . G e n e r a l i z e d i n s t a n t a n e o u s r e a c t i v e p o w e r t h e o r y f o r t h r e e - p h a s e p o w e r s y s t e m s . I E E E T r a n s a c t i o n s o n I n s t r u m e n t a t i o n a n d M e a s u r e m e n t 4 5 1 F e b 1 9 9

113、 6 I E E E p 2 9 3 - 2 9 7 0 0 1 8 - 9 4 5 62 9 卓放， 王跃， 王兆安. 三相四线制电路中的瞬时无功功率及有源滤 波器， 电工技术杂志， 2 0 0 1 年， ( 4 ) : 1 - 43 0 卓放，王兆安. 三相四线制电路瞬时无功功率的研究. 中国电工 技术学会电力电 子学会第七次全国 学术会议论文集，2 0 0 0年 1 0月， 成都P 2 9 7 - 3 0 13 1 王兆安，杨君，刘进军. 谐波抑制和无功功率补偿. 1 9 9 8 年，机 械工业出版社，北京3 2 卓放，杨君，胡军飞，王兆安. 三相四线制系统有源滤波器的研 究. 船电技术

114、增刊，第六届中国交流电 机调速传动学术会议论文集， 1 9 9 9 年 1 0 月，宜昌P 3 6 9 - 3 7 33 3 卓放，杨君，王兆安，胡军飞. 用于三相四线制系统的有源滤波 器研究.西安交通大学学报，2 0 0 0 年，2 4 ( 3 ) : 8 7 - 9 03 4 卓放，杨君，胡军飞，王兆安 三相四线制系统并联型有源电 力 滤波器实验研究. 电 力电 子技术，1 9 9 9 年，3 3 ( 6 ) : 1 6 - 1 83 5 卓放，杨君，胡军飞，王兆安. 三相四 线制有源电 力滤波器主电 路的结构形式与控制. 电 工电能新技术，2 0 0 0 年， 1 9 ( 2 ) : 1 - 63 6 卓放，王跃，何益宏，李红雨，王兆安. 全数字化控制实现的三 相四 线制有源电 力滤波器. 电 工电 能新技术，2 0 0 1 , 2 0 ( 3 ) : 1 - 43 7 卓放，王跃，何益宏，李红雨，王兆安. 采用双 D S P控制技术实 现的三相四线制有源电力滤波器. 电气传动自 动化增刊，第七届中 国电力电子与传动控制学术会议论文集，2 0 0 1年 7月，天水 P 2 5 6 - 2 5 9