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4 混合型有源电力滤波器电路的建立
混合型有源电力滤波器电路结构如图2所示。
由无源和有源滤波器构成的混合滤波器有两种基本连接方式:串联型(SHAPF)和并联型(PHAPF),这里采用后者。其中,特定次谐波主要由无源滤波器补偿,采用多个单调谐滤波器组成,单调谐滤波器的调谐频率根据被补偿对象的谐波成分确定,无源滤波器可由5次、7次和11次单调谐滤波器构成。有源滤波器采用电压型逆变器,输出各次谐波电压的叠加,用以滤除电网的部分谐波并抑制电网阻抗与无源滤波器之间的谐振。输出滤波器采用LC低通滤波器,用以滤除电压型逆变器开关器件产生的高频毛刺。
5 仿真分析
有源电力滤波器采用PSIM进行仿真计算,其参数设置为:有源电力滤波器电网电压为线电压 380 V,频率为50 Hz。谐波源为常见的晶闸管三相桥式整流电路带感性负载,主要谐波含量为5次,7次谐波。有源滤波器作用下的仿真结果如图3所示,图4为其仿真结果的傅里叶分析。
由仿真结果可看出,未投入有源电力滤波器前的负载电流谐波很大,投入有源电力滤波器可抵消严重畸变的电网谐波电压,使负载谐波电流相对基波总畸变率THD 由30.44%下降为5.3%(其中5次、7次、11次谐波分别下降了25.12%、5.56%、4.74%),对于高次谐波也有良好的滤波特性。电网电流的波形在经过补偿后接近为正弦波,有源电力滤波器具有良好的滤波效果。但仅在有源滤波器的控制作用下,补偿电流约为70 A,有源滤波器承担的补偿容量较大。因此,可以将补偿含量较大的低次谐波任务由无源滤波网络承担。对图2所示的混合有源电力滤波器进行仿真实验,结果如图 5所示。