功率因數(shù)校正和諧波抑制無功補(bǔ)償裝置第一頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日§3.1概述一、諧波和無功功率的產(chǎn)生

在用電負(fù)載中有很多阻感負(fù)載，阻感負(fù)載必須吸收無功功率才能工作；電力電子裝置等非線性也要消耗無功功率；用電裝置的非線性造成畸變電流；第二頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日二、無功功率的影響和諧波的危害1、無功功率的影響（1）使設(shè)備容量增大，從而造成設(shè)備投資費(fèi)用增大；（2）使設(shè)備及線路損耗增加；（3）引起供電點(diǎn)電壓波動(dòng)。2、諧波的危害（1）諧波使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加諧波損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率；（2）諧波影響電器設(shè)備正常工作；（3）諧波會(huì)導(dǎo)致公用電網(wǎng)局部并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而更放大了諧波，加劇了危害；（4）諧波導(dǎo)致自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，使測(cè)量?jī)x表不準(zhǔn)確，干擾通信系統(tǒng)等。第三頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日

三、補(bǔ)償無功、抑制諧波的途經(jīng)1、提高用電設(shè)備自身的功率因數(shù)、減小諧波（1）增加整流電路相數(shù)，使網(wǎng)側(cè)電流正弦化；（2）盡量使整流裝置在較小的α下運(yùn)行；（3）采用多重化技術(shù)波形迭加，消除低次諧波；（4）采用PWM整流器（5）采用DＣ／ＤＣ技術(shù)(功率因數(shù)校正技術(shù))2、加補(bǔ)償裝置在電力系統(tǒng)中，常見的無功補(bǔ)償裝置有：（1）同步發(fā)電機(jī)

調(diào)整勵(lì)磁電流，使其在超前功率因數(shù)下運(yùn)行，輸出有功功率的同時(shí)輸出無功功率。（2）同步調(diào)相機(jī)

一種專門用來產(chǎn)生無功功率的同步電機(jī)，是一種不帶機(jī)械負(fù)載的可以過勵(lì)磁（經(jīng)常的運(yùn)行狀態(tài)）或欠勵(lì)磁（較少的運(yùn)行狀態(tài)）運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)。第四頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日（3）并聯(lián)電容器可提供超前的無功功率，多裝設(shè)于降壓變電所內(nèi)，也可就地補(bǔ)償。（4）并聯(lián)電抗用在超高壓系統(tǒng)線路上吸收無功功率，防止末端電壓升高。

（5）靜止無功補(bǔ)償裝置具有調(diào)相機(jī)的功能，使用廣泛，但投資大。在電力系統(tǒng)中，常見的諧波抑制裝置有：（1）LC濾波器;（2）有源電力濾波器第五頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日

本章主要介紹有源功率因數(shù)校正裝置、適合于動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)撵o止無功補(bǔ)償裝置和適合于動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償、諧波抑制的有源電力濾波器。第六頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日§2.2

有源功率因數(shù)校正裝置(APFC)一、有源功率因數(shù)校正裝置概述相控整流器的輸入電流第七頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日1、APFC技術(shù)的基本思想有源功率因數(shù)校正裝置將輸入交流電壓全波整流，再進(jìn)行DC/DC變換。通過適當(dāng)控制使輸入電流自動(dòng)跟隨全波直流電壓基準(zhǔn)，且保持輸出電壓穩(wěn)定，從而將輸入電流校正成為與電網(wǎng)電壓同相位的正弦波，消除了諧波和無功電流，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出和單位輸入功率因數(shù)。有源功率因數(shù)校正（ActivePowerFactorCorrection）電路，簡(jiǎn)稱APFC，是指在傳統(tǒng)的不控整流中融入有源器件，使得AC側(cè)電流在一定程度上正弦化，從而減小裝置的非線性、改善功率因數(shù)的一種高頻整流電路。第八頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日2、APFC的基本結(jié)構(gòu)

APFC的電路結(jié)構(gòu)有雙極式和單極式兩種。雙極式電路是由Boost變換器和DC/DC變換器級(jí)聯(lián)而成，前級(jí)的Boost電路實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正，后級(jí)的DC/DC變換器實(shí)現(xiàn)隔離和降壓。雙極式APFC電路的優(yōu)點(diǎn)是每級(jí)電路可單獨(dú)設(shè)計(jì)和控制。單極式APFC電路集功率因數(shù)校正、輸出隔離和電壓穩(wěn)定于一體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高，但分析和控制較復(fù)雜。

有源功率因數(shù)校正裝置第九頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日3、APFC的分類APFC的分類方法很多，常用的分類方法為：（1）按電源相數(shù)可分為：?jiǎn)蜗郃PFC和三相APFC三相AFFC又可分為三相單開關(guān)型和三相六開關(guān)型（2）按輸出特性可分為：電壓型 和電流型（3）按控制方式可分為：直接電流控制和間接電流控制（幅值相位控制或電壓控制）直接電流控制又可分為峰值電流控制、滯環(huán)電流控制和平均電流控制（三角載波控制）。

第十頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日二、單相有源功率因數(shù)校正裝置1、控制目標(biāo)

在穩(wěn)定輸出電壓的情況下，力求使經(jīng)過整流后的電流與整流后的電壓波形相同。

2、控制（工作）原理負(fù)載電壓給定值Uo*和實(shí)際值Uo的差值ΔU經(jīng)PI調(diào)節(jié)器A輸出，并和整流器輸出脈動(dòng)電壓ud同時(shí)作為乘法器的兩個(gè)輸入，構(gòu)成電壓外環(huán)——使U0穩(wěn)定；乘法器的輸出作為電流內(nèi)環(huán)的給定電流iL*，因此iL*的幅值與ΔU和ud的幅值成正比，波形則與ud相同；反饋電流iL與給定電流iL*送入PWM形成電路產(chǎn)生PWM信號(hào)，作為開關(guān)管T的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。開關(guān)T導(dǎo)通時(shí)電感電流iL增加，開關(guān)管T截止時(shí)電感電流iL減小。實(shí)現(xiàn)iL跟蹤iL*，波形與ud相同，從而使輸入電流ii波形與輸入電壓ui波形相同。第十一頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日3、工作模式根據(jù)電感L的電流是否連續(xù)，主電路有三種工作模式：不連續(xù)導(dǎo)通模式DCM(DiscontinuousConductionmode)、連續(xù)導(dǎo)通模式CCM（ContinuousConductionMode)和連續(xù)與不連續(xù)邊緣導(dǎo)通模式（CCM&DCM，臨界連續(xù)）。有源功率因數(shù)校正裝置工作模式的選擇取決于校正器的功率等級(jí)，在幾百瓦以內(nèi)，三種工作模式都可以使用，五百瓦以上通常使用CCM和CCM&DCM，一千瓦以上使用CCM。在CCM模式下輸入電流畸變小且易于濾波、開關(guān)管的電流應(yīng)力也小，這意味著可以處理更大的功率并保持較高的效率。因此，通常采用CCM模式。第十二頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日4、CCM控制方法（1）直接電流控制①峰值電流控制方式

控制原理：以電感電流的參考值iL*為峰值包絡(luò)線，在電感電流實(shí)際值iL小于參考值iL*時(shí)，開關(guān)T一直導(dǎo)通，iL增大，當(dāng)電感電流實(shí)際值iL增長(zhǎng)到峰值時(shí)開關(guān)T截止，iL開始下降，在下一個(gè)開關(guān)周期開始時(shí)刻再次使開關(guān)T導(dǎo)通，如此進(jìn)行周期性變化。特點(diǎn)：控制電路簡(jiǎn)單、電流動(dòng)態(tài)響應(yīng)快；電流畸變和開關(guān)管的電流應(yīng)力較大；電流峰值與平均值之間的誤差較大。采用峰值電流控制方式的專用集成電路：如MC34261、MC33261、SG3561、UC3852、TDA4817、ML4812、ML4819、TK84812、TK84819有源功率因數(shù)校正裝置第十三頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日②電流滯環(huán)控制方式

控制原理：在參考值iL*

的上下兩側(cè)設(shè)一滯環(huán)帶，當(dāng)iL大于iL*的上限閥值時(shí)，開關(guān)T關(guān)斷，iL下降；當(dāng)iL小于iL*的下限閥值時(shí)，開關(guān)T導(dǎo)通，iL上升；如此周期性工作，使電感電流的實(shí)際值iL在iL*曲線上下擺動(dòng)。特點(diǎn)：控制簡(jiǎn)單、電流動(dòng)態(tài)響應(yīng)快；開關(guān)頻率不固定，滯環(huán)寬度對(duì)系統(tǒng)性能影響較大。有源功率因數(shù)校正裝置第十四頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日③平均值電流控制（三角載波控制）方式

控制原理：將電感電流參考值iL*與電感電流實(shí)際值iL的偏差經(jīng)電流誤差放大器（通常為PI調(diào)節(jié)器）放大后與三角載波相比較，其比較結(jié)果決定開關(guān)管的工作狀態(tài)。特點(diǎn)：控制電路相對(duì)較復(fù)雜；電流畸變小開關(guān)管和電感的損耗較小。采用平均電流控制的典型集成器件：UC3854A/B、ML4821、TK83854有源功率因數(shù)校正裝置第十五頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日（２）間接電流控制（電壓控制）為簡(jiǎn)化分析問題，首先作如下假設(shè)：①開關(guān)頻率遠(yuǎn)大于電網(wǎng)頻率，在開關(guān)周期內(nèi)電網(wǎng)的電壓和電流保持不變，主電路工作在準(zhǔn)穩(wěn)定狀態(tài)；②忽略電感電流在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的紋波，電路工作在CCM模式；③不考慮電路損耗。Rs為電流傳感器的等效電阻

①APFC的控制目標(biāo)：Re—整流器負(fù)載側(cè)的總等效電阻；

—iL在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的平均值。

有源功率因數(shù)校正裝置第十六頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日根據(jù)boost電路的工作原理，在連續(xù)導(dǎo)電模式下有：Rs為電流傳感器的等效電阻

將式（2-46）代入（2-45）得：

有源功率因數(shù)校正裝置②APFC的控制方程推導(dǎo)：第十七頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日Rs為電流傳感器的等效電阻

忽略電感電流的紋波，電感電流在一個(gè)開關(guān)周期的平均值可以用瞬時(shí)值來表示，即：將上式代入式（2-48）并整理得APFC的控制方程：右圖為APFC的控制電路圖。圖中，AU(s)為電壓誤差放大器，積分器復(fù)位時(shí)鐘CLK的頻率等于開關(guān)頻率，積分器的積分時(shí)間常數(shù)等于開關(guān)周期。有源功率因數(shù)校正裝置

因此APFC的控制目標(biāo)可轉(zhuǎn)換成在每一個(gè)開關(guān)周期中，使主開關(guān)管的占空比滿足式（2-50）的條件。

第十八頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日③間接電流控制（電壓控制）控制的控制原理：

當(dāng)復(fù)位時(shí)鐘為低電平，積分器執(zhí)行正常的積分，當(dāng)復(fù)位時(shí)鐘出現(xiàn)高電平時(shí)，積分器復(fù)位為零，隨后復(fù)位時(shí)鐘又變?yōu)榈碗娖剑e分器重新執(zhí)行積分，周而復(fù)始；另一方面，當(dāng)積分器的輸出u+(t)<u1時(shí)，比較器輸出Q為高電平，當(dāng)u+(t)>u1時(shí)，比較器輸出Q為低電平，比較器的輸出經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后驅(qū)動(dòng)主開關(guān)管工作。

有源功率因數(shù)校正裝置第十九頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日當(dāng)u+(t)＝u1時(shí)比較器翻轉(zhuǎn)，所以輸出脈沖的占空比為：有源功率因數(shù)校正裝置式（2-53）所表示的占空比d必然滿足式（2-50）的關(guān)系，可見用圖2-44的控制電路，就能達(dá)到使其輸入端電流與電壓同相位、功率因數(shù)校正為1的目的。

第二十頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日有源功率因數(shù)校正裝置５、有源功率因數(shù)校正器的其它一些典型電路第二十一頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日有源功率因數(shù)校正裝置以上對(duì)單相功率因數(shù)校正器的工作原理做了簡(jiǎn)單的分析，但中大功率的電力電子設(shè)備在電網(wǎng)中占的比例很大，因此，依托高速數(shù)字處理器、數(shù)字控制研究和發(fā)展三相APFC成為APFC技術(shù)的重心和主流。

三、三相有源功率因數(shù)校正裝置第二十二頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日四、有關(guān)APFC的主要研究課題1、新控制方法的研究如將混沌控制、解藕控制、模糊控制、矢量控制、、最優(yōu)控制等控制技術(shù)與APFC技術(shù)相結(jié)合。2、軟開關(guān)技術(shù)的研究

3、新拓?fù)浼夹g(shù)的研究

有源功率因數(shù)校正裝置第二十三頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日§3.3

靜止無功補(bǔ)償裝置(SVC)一、并聯(lián)電容器補(bǔ)償無功功率的原理二、靜止無功補(bǔ)償裝置

靜止無功補(bǔ)償裝置，適用于無功負(fù)荷頻繁變化的場(chǎng)合,它要求補(bǔ)償裝置具有快速性和無過渡過程。按其元件與結(jié)構(gòu)的不同，主要有以下幾種型式：第二十四頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日

1.自飽和電抗器型(SaturatedReactor——SR）靜止無功補(bǔ)償裝置（1）電路結(jié)構(gòu)C——固定電容器LS——自飽和電抗器（2）工作原理利用自飽和電抗器自身固有的能力來穩(wěn)定電壓，飽和電抗器工作在全飽和狀態(tài)，此時(shí)飽和電抗器上的電流與電壓保持線性關(guān)系。當(dāng)（3）電壓—電流特性 （補(bǔ)償特性）第二十五頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日

自飽和電抗器工作原理

自飽和電抗器無功補(bǔ)償裝置依靠電抗器自身固有的能力來穩(wěn)定電壓，它利用鐵心的飽和特性，使滯后的無功功率隨端壓的升降而增減。當(dāng)母線電壓升高時(shí)，按特性曲線滯后電流增加，該電流在網(wǎng)絡(luò)電抗XS上產(chǎn)生壓降，從而維持系統(tǒng)電壓不變；反之，當(dāng)母線電壓波動(dòng)下降時(shí)，則超前電流增加，該電流在網(wǎng)絡(luò)電抗XS上產(chǎn)生壓升，從而維持系統(tǒng)電壓不變。工程上，一般將飽和電抗器的鐵心設(shè)計(jì)在超過磁化曲線轉(zhuǎn)折處運(yùn)行，此時(shí)鐵心完全飽和，飽和電抗器就象空心電抗器一樣，電壓與電流保持線性關(guān)系。靜止無功補(bǔ)償裝置第二十六頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日

2.可控飽和電抗器型(ControlledSaturatedReactor——CSR）靜止無功補(bǔ)償裝置（2）工作原理：它通過改變控制繞組中的電流大小來控制鐵心的飽和程度，從而改變工作繞組的感抗，以改變交流工作電流iL的大小。當(dāng)（3）補(bǔ)償特性：（1）電路結(jié)構(gòu)：第二十七頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日

3.晶閘管控制電抗器型（ThyristControlledReactor——

TCR，TCR+FC）

（1）電路結(jié)構(gòu)：（2）工作原理：通過改變晶閘管的觸發(fā)相位角來控制了流過電抗器的電流，從而控制了裝置吸收的無功功率。當(dāng)（3）補(bǔ)償特性：第二十八頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日補(bǔ)充TCR的補(bǔ)償特性：電感電流波形：第二十九頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日

4.晶閘管投切電容器（ThyristSwitchedCapaciter——

TSC）（1）電路結(jié)構(gòu)：（2）工作原理：（3）補(bǔ)償特性：第三十頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日

5.晶閘管開關(guān)電容器組加晶閘管控制電抗器（TSC+TCR）（1）電路結(jié)構(gòu)：（2）工作原理：按所需的無功補(bǔ)償量投入適當(dāng)組數(shù)的的TSC并略有過補(bǔ)償，再通過TCR吸收的感性無功來抵消這部分過補(bǔ)償?shù)臒o功功率，實(shí)現(xiàn)全補(bǔ)償。（TSC、TCR的工作原理與前面所述的相同）（3）補(bǔ)償特性：第三十一頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日實(shí)例第三十二頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日

§3.４

靜止無功發(fā)生器（SVG）

一、SVG的發(fā)展史

靜止無功發(fā)生器（SVG）又稱為全半導(dǎo)體型無功補(bǔ)償器。

1972年，日本學(xué)者首先提出了用半導(dǎo)體變流器實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償?shù)幕舅枷耄?/p>

1976年，美國(guó)學(xué)者L.Gyigyi提出了SVG的拓樸結(jié)構(gòu)；

1980年，日本研制出了20MVA(SCR)無功補(bǔ)償裝置；

1987年，美國(guó)研制出了1MVA(GTO)無功補(bǔ)償裝置；

1991年，日本研制出了80MVA(GTO)無功補(bǔ)償裝置；

1994年，美國(guó)研制出了100MVA(GTO)無功補(bǔ)償裝置；清華大學(xué)研制出了300KVA(GTO)無功補(bǔ)償裝置。第三十三頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日

二、SVG的基本結(jié)構(gòu)

所謂靜止無功發(fā)生器（SVG）是指采用PWM變流器來進(jìn)行動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)难b置。其拓樸結(jié)構(gòu)如下：用于吸收換相過電壓用于提供直流電流第三十四頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日三、基本原理（以電壓型為例）

SVG基本原理

通過調(diào)節(jié)PWM變流電路交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值，或者直接控制其交流側(cè)電流，使該電路吸收或發(fā)出滿足要求的無功電流，從而實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償。新型靜止無功發(fā)生器（SVG）

電壓型SVG可等效為幅值與相位均可以控制的、與電網(wǎng)同頻率的交流電壓源，它通過交流電抗器連接到電網(wǎng)上。第三十五頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日1、理想系統(tǒng)（不考慮SVG的損耗）工作情況分析此情況下SVG不從電網(wǎng)吸收有功功率，SVG交流側(cè)電壓UI與電網(wǎng)電壓US同相，改變UI的大小就可以控制SVG從電網(wǎng)吸收的電流的性質(zhì)（超前或滯后）。（1）等效電路（2）相量分析第三十六頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日(b)圖：

當(dāng)SVG輸出電壓的幅值大于系統(tǒng)電壓幅值時(shí)，為實(shí)現(xiàn)逆變電壓與交流系統(tǒng)間的耦合，電抗壓降起著抵消逆變電壓的作用，系統(tǒng)電流超前電網(wǎng)電壓900運(yùn)行，因此，SVG吸收超前的無功功率，起著電容器的作用；c)圖：而當(dāng)SVG輸出電壓的幅值小于系統(tǒng)電壓幅值時(shí)，電抗壓降起著補(bǔ)償逆變電壓的作用，系統(tǒng)電流滯后電網(wǎng)電壓900運(yùn)行，SVG吸收滯后的無功功率，起電抗器的作用。

當(dāng)SVG輸出電壓的幅值與系統(tǒng)電壓幅值相等時(shí)，SVG與交流系統(tǒng)之間沒有無功功率的交換。第三十七頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日

2、實(shí)際系統(tǒng)工作情況分析

在實(shí)際的SVG系統(tǒng)存在功率損耗，為便于分析將總的損耗用一個(gè)集中電阻R來表示，將實(shí)際SVG等效成R與理想SVG的串聯(lián)。電流超前（1）等效電路（2）相量分析第三十八頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日第三十九頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日結(jié)論：通過改變角來控制SVG吸收的無功電流；為正時(shí)，SVG吸收感性電流；為負(fù)時(shí)，SVG吸收容性電流。（3）無功電流控制方程（以吸收感性無功電流為例）第四十頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日3、SVG的補(bǔ)償特性（電壓—電流特性）

結(jié)論：SVG所能吸收的最大無功電流ILmax、ICmax由功率器件的電流容量決定，不受電網(wǎng)電壓變化的影響。UI曲線的斜率由參數(shù)x、R決定。第四十一頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日四、SVG的控制方法新型靜止無功發(fā)生器ASVG）1、電流直接控制包括：滯環(huán)比較控制、三角載波控制關(guān)鍵問題：補(bǔ)償電流參考信號(hào)的獲?。病㈦娏鏖g接控制根據(jù)SVG的工作原理及無功電流的控制方程，通過對(duì)UI幅值、相位的控制來間接控制的交流側(cè)電流。第四十二頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日五、SVG與SVC的性能比較新型靜止無功發(fā)生器ASVG）1、直流側(cè)電容容量相對(duì)較小，成本較低

對(duì)于三相平衡系統(tǒng)，無功功率瞬時(shí)值之和等于零。因此直流側(cè)電容只是為SVG提供一個(gè)直流電壓，并不與交流側(cè)交換無功能量，只要開關(guān)頻率足夠高，直流側(cè)電容容量就可以足夠小。2、補(bǔ)償范圍大

從補(bǔ)償器的電壓——電流特性看，SVG的補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)電壓的影響，即使在系統(tǒng)電壓很低的情況下，仍能吸收額定無功電流。3、諧波分量小

采用先進(jìn)的控制方式，SVG的輸出電壓諧波含量可以很小。由于諧波含量小，因此SVG輸出端一般不需要采用濾波器，這樣可減小整個(gè)裝置的成本和體積。4、調(diào)節(jié)速度快

SVG有更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，在抑制系統(tǒng)的功率震蕩和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性方面，SVG的效果很好。第四十三頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日六、有關(guān)SVG的主要研究課題新型靜止無功發(fā)生器ASVG）1、無功電流的檢測(cè)理論、檢測(cè)方法要求準(zhǔn)確、快速。2、無功電流參考值的獲取（算法）要求準(zhǔn)確、快速。3、PWM控制方式在不犧牲系統(tǒng)性能指標(biāo)的情況下，減小開關(guān)頻率。4、控制理論提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度、控制精度。5、主電路研究第四十四頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日七、SVG的主要應(yīng)用領(lǐng)域新型靜止無功發(fā)生器ASVG）除了用于一般電氣系統(tǒng)的無功補(bǔ)償之外，靈活交流輸電系統(tǒng)（FACTS）將是SVG的主要應(yīng)用領(lǐng)域。第四十五頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日一、問題的提出：

電力電子裝置的使用給電力系統(tǒng)帶來了諧波污染問題?！?.5

電力有源濾波器（APF）

從電力系統(tǒng)來看，整流電路是消耗基波有功電流的負(fù)載，同時(shí)又是基波無功電流和諧波電流的發(fā)生源。第四十六頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日問題的提出解決電力電子裝置和其他諧波源諧波污染問題的基本思路：

對(duì)裝置本身進(jìn)行改造，使其不產(chǎn)生諧波、不消耗無功功率、或控制其功率因數(shù)；

裝設(shè)補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償其產(chǎn)生的諧波。

本節(jié)主要討論第二種思路目前的趨勢(shì)是，利用電力電子裝置的優(yōu)良控制特性來濾波和補(bǔ)償無功，這種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置就是電力有源濾波器，它能對(duì)大小和頻率都變化的諧波以及變化的無功進(jìn)行補(bǔ)償。第四十七頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日電力有源濾波器原理二、電力有源濾波器的基本原理(以并聯(lián)型為例）基本原理：通過檢測(cè)補(bǔ)償對(duì)象的電流il，經(jīng)補(bǔ)償電流檢算電路計(jì)算出補(bǔ)償電流的指令信號(hào)ic*，該信號(hào)作為補(bǔ)償電流參考值經(jīng)補(bǔ)償電流發(fā)生電路得到補(bǔ)償電流實(shí)際值ic，補(bǔ)償電流與負(fù)載電流中要補(bǔ)償?shù)闹C波及無功電流抵消(ic=ih)，最終得到期望的電源電流(is=if)。第四十八頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日三、電力有源濾波的兩個(gè)核心問題

電力有源濾波器雖有各種方案，但控制上可歸結(jié)為兩個(gè)問題：

●檢測(cè)器能否從畸變電流中取得與補(bǔ)償電流相應(yīng)的指令值；

●

變流裝置能否跟隨指令值產(chǎn)生補(bǔ)償電流。電力有源濾波的核心問題第四十九頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日（一）補(bǔ)償電流指令的獲得（諧波和無功電流檢測(cè)）1、模擬檢測(cè)方法（1）采用陷波器將基波分量濾除而得到諧波分量利用高通濾波器對(duì)負(fù)載電流中的基波分量產(chǎn)生陷波作用，使輸出信號(hào)僅含除基波分量以外的諧波分量，以此作為有源濾波的電流指令信號(hào)。第五十頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日（2）采用帶通濾波得到基波分量，再與被檢測(cè)電流相減，得到諧波分量。模擬檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)：快速、實(shí)時(shí)性強(qiáng)。缺點(diǎn)：難設(shè)計(jì)、誤差大、對(duì)電網(wǎng)頻率波 動(dòng)和電路元件參數(shù)敏感。

現(xiàn)已極少采用2、數(shù)字計(jì)算檢測(cè)方法◆根據(jù)采集的一個(gè)電源周期的電流值進(jìn)行計(jì)算而得到諧波和無功電流。

例：數(shù)字檢測(cè)方法的缺點(diǎn)：存在檢測(cè)延遲，實(shí)時(shí)性稍差。第五十一頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日（二）APF的控制——直接電流控制功能：根據(jù)補(bǔ)償電流的指令信號(hào)和實(shí)際補(bǔ)償電流之間的關(guān)系，得出控制補(bǔ)償電流發(fā)生電路各開關(guān)器件通斷的PWM信號(hào)，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償電流跟蹤其指令信號(hào)變化?；驹韺⒅噶钪岛脱a(bǔ)償電流實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，兩者的偏差作為滯環(huán)比較器的輸入信號(hào)，通過滯環(huán)比較器產(chǎn)生控制主電路開關(guān)器件的PWM信號(hào)?？刂品椒?、滯環(huán)方式第五十二頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日電壓型電力有源濾波器a相補(bǔ)償?shù)难芯坷旱谖迨?yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日2、三角載波控制基本原理

由指令值和補(bǔ)償電流實(shí)測(cè)值的偏差得到指令信號(hào)，用三角波作為載波對(duì)其進(jìn)行脈寬調(diào)制，產(chǎn)生控制主電路開關(guān)器件的PWM信號(hào)。跟蹤型PWM控制方式第五十四頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日四、有源電力濾波器的分類

從濾波器與補(bǔ)償對(duì)象的連接方式來看，可分為并聯(lián)型和串聯(lián)型，目前并聯(lián)型占實(shí)用裝置的絕大多數(shù)。有源電力濾波器并聯(lián)型單獨(dú)使用與LC濾波器混合使用注入電路方式串聯(lián)型單獨(dú)使用與LC濾波器混合使用電力有源濾波器分類第五十五頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日

濾波器和被補(bǔ)償對(duì)象并聯(lián)接入電網(wǎng)，多數(shù)情況用于補(bǔ)償可看作電流源的諧波源。（一）并聯(lián)型濾波器1、單獨(dú)使用方式用于濾除APF開關(guān)頻率附近的諧波特點(diǎn)：補(bǔ)償電流全部由APF提供，因此要求APF有較大的容量。第五十六頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日2、與LC混合使用方式主要的諧波和無功分量由LC濾波器濾除，APF用于改善整體性能。優(yōu)點(diǎn)：所需APF的容量較小。缺點(diǎn)：LC濾波器與電網(wǎng)阻抗可能會(huì)發(fā)生諧振，必須對(duì)APF進(jìn)行有效控制以抑制可能發(fā)生的諧振。第五十七頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日3、注入電路方式分析該電路的工作原理提示：這是為降低APF容量而提出的一種新型電路。（1）C2、L在電源電壓的基波頻率附近發(fā)生串聯(lián)諧振，基波電壓絕大部分由C1承擔(dān)，APF只承受很小一部分基波電壓。（2）C1起無功補(bǔ)償作用。（3）APF不能補(bǔ)償基波無功，只抑制諧波。第五十八頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日濾波器和被補(bǔ)償對(duì)象串聯(lián)接入電網(wǎng)，主要用于補(bǔ)償可看作電壓源的諧波源，使供電點(diǎn)電壓成為正弦。（二）串聯(lián)型濾波器1、單獨(dú)使用方式APF可看作可變阻抗，它對(duì)基波的阻抗為零，對(duì)諧波呈現(xiàn)高阻抗，即APF起諧波隔離作用。第五十九頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日2、與LC混合使用方式主要的諧波和無功分量由LC濾波器濾除，APF用于改善整體性能。第六十頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日五、電流型電力有源濾波器的多脈寬調(diào)制

1、基本結(jié)構(gòu)第六十一頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日2、調(diào)制方式第六十二頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日六、有關(guān)APF的主要研究課題1、補(bǔ)償電流的檢測(cè)理論、檢測(cè)方法要求準(zhǔn)確、快速。2、補(bǔ)償電流參考值的獲取（算法）要求準(zhǔn)確、快速。3、PWM控制方式在不犧牲系統(tǒng)性能指標(biāo)的情況下，減小開關(guān)頻率。4、控制理論提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度、控制精度。5、主電路研究第六十三頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，