一种实用的三相有源滤波器控制策略的研究
在ifk>0的情况下,UC1升高,UC2降低,但是它们的变化值并不相等。因为difk/dt的值受交流相电压的瞬时值的影响。在ifk0的 情 况 下 亦 同 。
当ifk含有直流分量时,即使很微小,电荷也会累积在直流电容上,使UC1和UC2失去对称。如果给参考电流增加一个可控制的微小的直流分量ε,就可控制上下电容电压平均值的差值,将它限制在一个可接受的范围内。直流分量ε是由上下电容电压的差值ΔU(ΔU=UC2-UC1)经比例积分而定的,
可见,加入了直流分量ε(-δε δ ) 后 , 改 变 了 参 考 电 流 的 上 下 带 的 值 , 但 并 不 改 变 整 个 带 宽 值 ( 2δ ) , 以 及 由 带 宽 所 决 定 的 开 关 频 率 。 直 流 分 量 ε 对 电 容 电 压 的 影 响 如 下 : 直流电容电压的波动也会随参考电流的幅值和带宽的变化而变化。此外,(UC1+UC2)和(UC2-UC1)不仅会有开关频率的纹波,而且还有同中线电流i0相应用的纹波。
4电感L1和工作频率的选取
上桥臂导通时,ifa减小;下桥臂导通时,ifa增长:
给定uA,确定UC1和UC2的平均值,半桥变换器的最大和最小工作频率取决于电感L1和差带2δ的值。L1和差带2δ都与频率成反比。
在综合考虑无源滤波网的设计和器件的频率特性后,我们可以通过L1和差带2δ值的选取使半桥变换器工作在一定的频带内。
5对电路的仿真
(1)相电压有效值:110VAC
(2)UC1和UC2的平均电压:180VDC
(3)电感L1:3mH
得负载电流i1a以及A相电流ia如图4所示。
由图4可看到,A相电流ia除了开关纹波外就是一个正弦波,它与相电压同相。而高频的开关纹波很容易用外加的无源网络滤掉。
6实验结果
三相输入电压:110VAC
直流母线电压:370VDC
图4仿真得到的A相负载电流和主电路电流
电感L1:2.5mH
补偿功率:2.5kVA
工作频带:3k到7k
LC无源滤波器网:L0=500μH,C0=30μF
非线性负载电路如图5所示,其非线性电流如图6所示,经补偿后的主电路电流如图7所示。
用HP35663A型动态信号分析仪测量得A、B、C相进线电流的THD分别为3.9%、3.8%、3.9%。用功率因数表测入A、B、C相的功率因数分别为0.999,0.997,0.998。三相电流的不对称度为2.1%。
图5实验用的非线性负载
图6非线性负载电流
图7经补偿后的主电路电流
7结论
综上所述,实用三相有源滤波器对市电有无功补偿、谐波抑制及平衡进线电流的作用。实验证明它的补偿效果是好的,而且它可根据市电对无功和谐波的需求量进行自动补偿,补偿的无功量不受系统电压的限制。它的控制简单,实现方便,具有广阔的应用前景。
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