三相四线制系统中有源电力滤波器的研究

1引言

三相四线制系统在工业供电、民用住宅以及城市供电等电力系统中普遍应用。其中，谐波和三相不平衡问题越来越引起人们的重视。根据日本电气学会发表的一项有关谐波源的调查报告，办公及家用电器所产生的谐波占整个谐波源的25%^[1]。调查报告指出，在低压供电系统中，每天19-22时电网电流波形畸变严重，三相之间存在严重的不平衡现象，这正是电视收视率最高的时段。因此，对于电视机、计算机、电磁炉、电子镇流器、等电子设备来说，虽然作为个体它们的功率都不大，但是，随着它们的应用越来越普及，其数量也越来越大，而且大多为单相负荷，其对电网产生的谐波以及三相之间的不平衡影响变得不可忽视。零线电流引起的事故在我国也有报道，所以对三线四线制系统中的谐波和三相不平衡进行补偿具有重要的意义。

三相四线制系统与三相三线制系统的区别在于三相四线制系统存在零线，因而用于三相四线制系统中的有源电力滤波器与用于三相三线制中的相比，根本的区别在于对三相电流中零序分量的处理。三相四线制有源滤波器由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两部分构成。对于前一部分，要求在三相四线制的情况下，检测出被补偿对象的谐波分量、基波负序分量，同时对系统的零序电流分量作出适当的处理，并准确快速地形成指令电流；而对于后一部分，则要求根据指令电流信号正确地产生补偿电流，其中包括谐波分量、基波负序分量和零序电流分量。

用于三相四线制系统中的电力有源滤波器在结构形式上也可有并联型、串联型和混合型等。本文在介绍三种典型的用于三相四线制系统的并联型有源电力滤波器结构的基础上，分析了其中两种常用结构的控制方法。

2．三相四线制有源滤波器的结构

与三相三线制系统相似，用于三相四线制系统中的电力有源滤波器在结构形式上也分为并联型、串联型和混合型等。与三相三线制系统不同的是，其主电路的结构形式会由于零线的存在有不同的结构形式。图1至图3给出了三种典型的用于三相四线制系统的并联型有源电力滤波器结构示意图。

图1 用于三相四线制的四相变流器形式APF

图1是采用四相变流器为主电路的结构形式，其中第四相与系统零线相连，用来抑制非线性系统中的零线电流。这种电路一般运用于负载功率较大的场合。

图2 用于三相四线制的三相变流器形式APF