新型电力有源电力滤波器参数设计及应用.docx

新型电力有源电力滤波器参数设计及应用摘要：混合型有源电力滤波器具有抑制大容量谐波及补偿无功功率等特点滤波效果良好经济成本低。文章对于混合型电力滤波器设计了有源和无源部分提出一种适应于大容量装置参数的设计方法。关键词：电力滤波器；混合型；耦合变压器；电力电子目前从电网侧消除谐波污染的主要方法是通过电力滤波器如有源滤波器、无源滤波器和混合型滤波器。有源滤波器由于开关器件容量有限成本高难以单独应用到高压电网中运行。无源滤波器参数受电网阻抗和滤波支路阻抗大小的限制难以满足滤波要求。混合型电力滤波器弥补了有源和无源各自的缺点初期投资小性价比高是目前高压大容量系统工程主要采用的形式。文章讨论了混合型电力滤波器参数设计方法经实践工程应用滤波效果满足设计要求。1设计内容文章设计的混合型有源滤波器拓扑结构主要由基波串联谐振电路、耦合变压器、无源滤波器、并联电容器和直流电容部分构成。有源部分为采用电压源型逆变器直流母线起到稳压作用滤波器起到滤除开关导通和关断状态产生的高频谐波作用。经基波串联谐振电路与耦合变压器将有源部分接入到电网中再与多组单协调滤波器构成的无源滤波器器并联。L1C1构成基波谐振电路和Cc一起组成无源滤波部分L1C1谐振电路可以克服有源滤波器容量限制但是不能有效滤除有源部分产生的高频谐波。2参数设计2.1有源滤波器中无源参数设计2.1.1单调谐波滤波器文章设计的单调谐滤波器的组成部分主要是电阻、电感和电容元件其工作方式是利用谐波使LC发生串联谐振从而使滤波器的阻抗变得非常小进而将非线性负载产生的谐波电流引入滤波器。其n次谐波的阻抗为式中Z为n次谐波阻抗；R为n次谐波电阻；谐波ws为基波角频率。由式（1）明显可以看出滤波器对基波的阻抗呈容性可以向电网提供一定的无功功率。由于滤波器与系统在电网频率偏差的作用下会在特征频率上出现并联谐振为防止此并联谐振对滤波器造成损害。相比于特征频率在设置单调滤波器的调谐频率时应考虑将调频频率值设置为低于其相对应的特征频率值。即滤波器谐振设计频率f在确定具体需要滤除的谐波次数后滤波器中的元件电容C和电感L的参数值设计需考虑以下几点：（1）LC的容量电网中基波电压和调谐频率电流会给单调谐波滤波器中的电容和电感带来冲击和激励。电容和电感容量应满足：式中U为基波相电压；In为n次谐波电流在实际工程中应适当增大电容电感的容量来计及背景谐波的影响一般LC容量需增大10%左右。（2）LC的经济最小值设电容和电感的单位容量的投资为x和y则所需投资为为了使M最小联立2式、3式并对电容电感求极值得2.2滤波器注入支路的参数设计利用L1和C1仅承受低基波谐振电压的特性可以极大地改善有源部分降低容量。同时L1、C1和Cc还可根据实际情况组成一条可滤除特定次数的谐波的滤波支路它们的参数的选择应考虑到成本因素和无功补偿的要求。优化目标1总成本最小。即优化目标2通过L1、C1支路的分流使支路的电抗比值最小。将多个优化目标转换为单优化目标的优点是算法简单计算速度快。2.3有源部分的参数设计2.3.1输出滤波器逆变器输出的频率波中含有一定量的低频谐波频率和高频毛刺频率由于信号放大器的存在这些频率会被过度放大而导致电路元件烧毁为了避有源滤波器烧毁通常将滤波器中LC谐振频率f0设置为10f2.3.2耦合变压器耦合变压器主要作用是匹配有源部分电压电流和电气隔离作用。耦合变压器需要通过满足有源滤波器容量为使功率开关器件的容量得到充分的利用需要满足以下关系：3结束语文章设计的混合型有源滤波器提高谐波抑制能力兼顾无功补偿要求并联型无源滤波器器兼顾补偿大容量无功功率和滤除特定谐波的作用有源滤波器补偿无源滤波器难以滤除的高频谐波部分。该结构的最大优点在于避免了使逆变器主电路采用多重化结构减少成本提高设备的性价比。参考文献[1]吴竞昌孙树勤宋文南等.电力系统谐波[M].北京：水利电力出版社1988.[2]谭甜源罗安唐欣等.大功率并联混合型有源电力滤波器[J].中国电机工程学报200424（3）：41-45.[3]朱革兰任震.无源电力滤波器的最小容量优化设计[J].华南理工大学学报200230（3）：46-49.作者简介：戚坤基（1981-）男辽宁大连人硕士研究生主要从事混合性有源电力滤波器技术方面的研究。