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浅谈DSP的并联电力有源滤波器的仿真研究方案
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2017-10-26
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1引言
近十年来，随着电力电子技术的飞速发展，电力有源滤波器（简称APF）逐步进入成熟应用的阶段。电力有源滤波器是一种基于脉宽调制、信号处理和大功率高速自关断电力电子器件的电力电子设备（不排除利用多重化技术由低频器件构成等效高频拓扑结构方式和早期的强迫换流方式），它通过向交流电力系统实时注入与系统谐波相位相反大小相等的补偿谐波，达到消除系统谐波污染的目的。国内对电力有源滤波器的研究起步很早，所取得的理论成绩也并不比国际水平低，但是由于国民经济实力的限制，造成资金和制造技术落后以及供求关系难以形成，这一先进产品一直处于实验室阶段。
国外工程界已对有源滤波器进行了多年的实践，在电力电子设备的制造技术和运行方面积累了丰富的经验，目前已经先后有ABB、西门子、梅兰日兰等几家外国公司开始在我国国内推销该类产品。在这种情况下，推动国内电力有源滤波器的实用化研究具有迫切的现实意义。本文希望从工程应用的角度发表一些浅见。
2研究方案选择
文献［1］列举了数百篇APF的相关文献，对近年来的有源滤波器技术进行了概括性的点评。串并联合用的APF（又称UPQC）对电力系统的谐波抑制效果最佳，但成本最高，适用范围受限；串联型APF主要适合于抑制电压型谐波和扰动；并联型APF做为最基本的、也是最早出现的系统形式，主要适合于抑制电流型谐波和扰动。
文献［2］将负载产生的谐波分为电流源型和电压源型，认为并联型APF对前者有较好的补偿效果而对后者补偿效果较差，串联型APF则反之。虽然这样的分析有重要的理论意义，但是从现场的实际情况来说，文献［2］中纯粹的电容性整流型负载并不存在，即便在对蓄电池充电的场合，也会加装直流侧的平波电抗器，退一步说，即便存在这类负载，在交流侧的隔离变压器前也可使用并联型APF对负载进行补偿。因此，可以说并联型APF的适用范围要比串联型APF大得多。另外，由于工业型的三相三线制APF技术改进后即可用于民用的三相四线制情况，本文的仿真限于对工业型APF的研究，如图1所示。
图1有源滤波器示意图
图2同步dq坐标法的阶跃响应
图3同步dq坐标法的斜坡响应
近十年来，随着电力电子技术的飞速发展，电力有源滤波器（简称APF）逐步进入成熟应用的阶段。电力有源滤波器是一种基于脉宽调制、信号处理和大功率高速自关断电力电子器件的电力电子设备（不排除利用多重化技术由低频器件构成等效高频拓扑结构方式和早期的强迫换流方式），它通过向交流电力系统实时注入与系统谐波相位相反大小相等的补偿谐波，达到消除系统谐波污染的目的。国内对电力有源滤波器的研究起步很早，所取得的理论成绩也并不比国际水平低，但是由于国民经济实力的限制，造成资金和制造技术落后以及供求关系难以形成，这一先进产品一直处于实验室阶段。
国外工程界已对有源滤波器进行了多年的实践，在电力电子设备的制造技术和运行方面积累了丰富的经验，目前已经先后有ABB、西门子、梅兰日兰等几家外国公司开始在我国国内推销该类产品。在这种情况下，推动国内电力有源滤波器的实用化研究具有迫切的现实意义。本文希望从工程应用的角度发表一些浅见。
2研究方案选择
文献［1］列举了数百篇APF的相关文献，对近年来的有源滤波器技术进行了概括性的点评。串并联合用的APF（又称UPQC）对电力系统的谐波抑制效果最佳，但成本最高，适用范围受限；串联型APF主要适合于抑制电压型谐波和扰动；并联型APF做为最基本的、也是最早出现的系统形式，主要适合于抑制电流型谐波和扰动。
文献［2］将负载产生的谐波分为电流源型和电压源型，认为并联型APF对前者有较好的补偿效果而对后者补偿效果较差，串联型APF则反之。虽然这样的分析有重要的理论意义，但是从现场的实际情况来说，文献［2］中纯粹的电容性整流型负载并不存在，即便在对蓄电池充电的场合，也会加装直流侧的平波电抗器，退一步说，即便存在这类负载，在交流侧的隔离变压器前也可使用并联型APF对负载进行补偿。因此，可以说并联型APF的适用范围要比串联型APF大得多。另外，由于工业型的三相三线制APF技术改进后即可用于民用的三相四线制情况，本文的仿真限于对工业型APF的研究，如图1所示。
图1有源滤波器示意图
图2同步dq坐标法的阶跃响应
图3同步dq坐标法的斜坡响应
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