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　　作為穩態分析的結果。給出了確定電壓逆變器型有源電力濾波器主要參數的基本原則。

　　隨著電能變換技術及設備在工業領域的推廣應用，對有源電力濾波技術的研究越來越受到各國電力電子學界的重視。這主要是因為，絕大部分電力電子設備對于電網來說都是不太友好的，它們在從電網中獲取有功功率的同時，會向電網注入基波感性無功功率和電流高次調波，破壞或影響周圍用電設備的正常工作干擾無線電通訊。

　　從另角度來看。人們發現。既然半導體開關電能變換設備能電網注入1定的屯流高次諧波。

　　那么能否對電能變換器注入電網的電流諧波進行控制，并使其與其它負載注入電網的電流諧波相抵消呢，回答是肯定的。事實上，電壓逆變器電流逆變器和直接頻率變換器都有可能用于上述目的。

　　但是，由于直接頻率變換器結構復雜，且只能用于基波無功功率補同時還會向電，注入不可控制收稿日期19970518；修回日期19990914作者簡介張代潤1965，男。教授。有源電力濾波技術及交有源電力濾波器，七1.1APF的工作特點，既不完全與整流器相同，也有異于逆變器。是種新型的半導體開關電能變換器。故對它的補償能力和電磁過程的理論研宄有助于加深對它的認識24.本文主要分析電壓逆變器型單相有源電力濾波器的起動和穩態時的電磁過程，1系統主電路與控制原理載系統的主電路，其中，和是需要檢測的量。而在2中給出了有源電力濾波器的控制框濾波器；380為正弦信號發生器，它以1的基波過零點作為觸發信號說為直流側儲能電容器電壓電流基波相對于電壓基波的滯后角的設定值；灸為反映的平均值對基準電流信號的有效值的影響程度的系數；丹為滯叫相制中的滯環半寬。

　　負載電流非有功分量的補償器，即基波無功電流補償器和高次諧波電流濾波器，是因為它可以在輸入電流為任意波形的條件下正常工作，但應滿足以下條件，對逆變器的控制是基于對的跟蹤控制。

　　應當指出，在1的電路中，跟蹤控制對象選為或在原理上是等效的。但在負載整流器換路時，和，都有個換向過程，即此時負載電流和補償電流都有較大的山1；而8則非常接近正弦波，換路時它的山心較小，有利于傳感器的選擇和控制系統對跟蹤控制對象進行必要的微分運儲能電容器電壓聽大于負載電壓以的幅代，且叱中的交流成分的幅價，的平均位之比較小。

　　在理想條件下，由于需要有源電力濾波器補償濾波的只是負載的非有功功率在個電網周期內，其平均值為零，所以在個電網周期內有源電力濾波器既不綸戲從電網蓯罰有功功率，也不會向電網輸出有功功率。因而，在進入穩態后，儲能電容器上的電壓平均值將保持不變。亦即源電力濾波器直流側將不需要電源供電。這樣，有源電力濾波器與電壓逆變器的根本區別在于在有源電力濾波器的直流側只有儲能電容器，而不需要直流電源；有源電力濾波器與橋式整流器也有區別，前者的直流側灃無有效負載。

　　然而，在實際情況下，由于在有源電力濾波器將放電以彌補損耗。使，的，均值趨于減小。為7維持儲能電容器電壓平均值基本不變，需要從電網獲取應的有功功率以抵消屯路的損耗。這可以通過儲能電容器電壓平均值在電網電流基準信號有效值中的負反饋來得以實現。這樣，化中就會含有有功電流的成分。該有功電流成分的大小，決定于有源電力濾波器的損耗的大小。而有源電力濾波器損耗的大小又決定于補償電流開關頻率磁滯回線半寬付儲能電容器電壓的平均值濾波電感等因素。

　　由2可知，電網電流8的基準信號可為山式1可知，當1此時，的效值墻小于給定值故從電力系統輸入的有功功率將下降，從而使認減??；反之，當認隊，時，則控制系統會動使認增加山此達到維持，基本不變的目的。

　　站淮巧號勾丈際的電網電流相比憂其差值被送進磁滯比較器以確定開關元件的開關時序。由于，心因而有源電力濾波器始終能控制濾波電感上的電流的增與減，從而獲得所需要的波形。

　　2儲能電容器的充電過程分析在電壓逆變器型有源電力濾波器中，由于反向極管的存在，要對儲能電容器，諧淶紓，炔，需要專用的充電設備，也不需要對有源電力濾波器進行特殊的控制，充電過程就可自動完成。

　　在3中給出了儲能電容器充電過程0，94的理論分析結果，其中是儲能電容器未充電時的基準電流信號，且6電容器充電過程Fig.

　?、儆性赐土V波器的在電網的公共連接點電壓為正弦，即=隊8時，電流為方波，其值為幾且滯后于1角度有源電力濾波器在化過零時并入電網與負載的系統，且儲能電容器的初始電壓為零；基準電流信號的初始相角為零即，=不考慮有源電力濾波器中的損耗。

　　由式2可以給出實際上，只要使給定值，盡量接近，值即可，并不要求計算出有功功率戶的準確值下面詳細分析儲能電界器的初始充電過程，在此時段內，由于，根據電壓逆變器型有源電力濾波器跟蹤控制的原理主開關元件丁7丁8的控制極上會有開通信號。又因為叱=，且此0，故實際導通的是，5丁7和了8，6，即開多成兩條短路通道，電流不通過儲能電容器。該時段的等效電路為流經濾波電感以及回路的總等效電肌再到電源此的回路即有考慮到般情況下，存在幾1吐的關系，式3由于01不大，式4可改寫為揠其中0=時。

　　該狀態維持到時刻01.即當等于1片時。因為相對于充電電流較小，可以不計，艮口至扣等于如時為止。由色1紀+，即MOp=f，WLH如十6因此，心娜得，滓呢厲艦，潘，魏搬釀干關兀件，不可能導通；而此時主開關元件7718則己被關祈，閃此王該時段里導通的有極管5.屯流通過儲能電容器并向它充電。在本時段有如下方程其中為經過的所有元件的等效電阻之和。

　　解方程并考慮到在01時的初始條件可得和仍可由式⑶和式來分別描述只站這是，和都在下降。在94時刻，有=好在04時刻，有源電力濾波器完成對儲能電容器0的充電過程，并自動進入對3的跟蹤控制工作方式3穩態電磁過程分析而1可山式7求，當=葉。即9其中02可由下列方程求得類似于儲能電容器充電過程的分析，在進行穩態分析前，作如1假設+考慮有源屯力濾波器線路和元件的損耗；負載電流虼為方波且滯后于隊角度心如③負載的瞬時非有功功率被完全補償；④電網電壓為正弦。

　　在這種情況下，電網電流基準值應為。x4.n因而，有源電力濾波器的基準補償電流應為其中為整數。這樣或的大值應為在該時段里，雖然主開關元件。心的控制極有開通信號，且有此1的關系得到滿足，然而因為此時即，故導通的仍然只有極管，5化并繼續向儲能電容器，淶紜T詬，時段財和仍分別由式8和式7描述。

　　在時刻，即負載換路時，將3有個向上的躍升不考慮電網等效感抗的影響。

　　在03時刻，有=虼，即由式可求得03.此時此達到大值，即電流成和，成。4所小，以中的波形中沒有繪出因主開關元件開通和關斷所引起的開關頻率的諧波。進入有源電力濾波器包括濾波電抗器的瞬時功率為其中71為整數。該功率的大值為12功率凡的波形4，0.由式17并考慮到0=謬時有價9能量曲線耽和他已繪于4中。

　　存儲在直流側儲能電容器中的能量的增量該能量的大值為而存儲在濾波電感器的能1的從之值為等式即有其中沙舊+為在0=謬，刻存儲在濾波電感中的能量；在這時刻，存儲在儲能電容器，械哪芑1為小但零。根據式19.2和24在4中繪出了電容器0存儲能量的變化線4其5面分析有源電力濾波器各主要參數間的關系，例如主開關元件的開關頻率大儲能電容器的電容值，濾波電抗器的電感值等參數間的關，有源電力濾波器交流側的分析用等效電路包括電1！1電1〃1.逆變器輸出脈沖電〃；及濾波電感。4與叱之間由如下關系其。不3主，又元件1；或極管5導通時；而則另對主開關元件乃了8或極管，708導通時。由2磁滯控制方法，由。尺上升到，+片允為磁滯比較器回線牟寬需要時間1當紀又從。+片降到。，并考慮到隊乃隊時，需要時間2因此，有源電力濾波器主開關元件的開關頻率為應當指出，在計算大時沒有考慮如和處在時段和內的變化而是取其在或上開始時刻的值作為該時段內的值。由此引起的誤差并不大，因為遠遠大于電網頻率50出和儲能電容器電變化頻率出圯4由式27而當此的值大時，開關頻率小其中隊為叱的平均值。這樣開關頻率的平均值7，為7的給定極限值。

　　5面分祈各系數之間的關系，由于儲能電容器存儲能啁的大變化值么化可為代入隊的達式可得，咖山此可。心它要；認隊及有關，路期間有較大變化。所以在式27中未考慮，變由式35和3叱的波動系數可為化對。；的影響如必要。也可以在的兌中考慮這對素了解有源電力濾波器主開關元件和反向極管中的電流波形對于確定這些元件的負載情況和額定功率是必要的。事實上，每個開關元件包拈主開關元件和反向極管在個電網周期內，只在相應的半個周期時段內不連續地導通，因而通過它們的電流是脈沖電流。因此在個電網周期內單元件的導通時間總和般小于半個周期。

　　這點在選擇開關元件參數時應予考慮。

　　4有源電力濾波器主要參數的確定另外，由2的控制原則，負載有功功率有如下達式這里的負載有功電流的有效值的準確數值，與前面給定值的意義不同。由此可得當戶凡，即心，時，7為正值；反之，則為負值。這樣，由式32和37可知，7與，互為反號，且有如下關系為了確定化原電力濾波器的參數。特4入如性能指標及其定義①隊波動系數E，的平均值，而認和認，則分別為的大值和小值；5為的給定極限值。

　?、陔A平均值貨化系數t，=1叱變化后的平均值，如有源電力濾波器的損耗隨在選擇諸能電界器電容和擰制系統參數時，除應考慮參數和7外，還應考慮到控制系統響應滯后帶來的影響。這影響在接入或切除與非線性負載并聯的其它負載時尤為明顯。在這種情況下，除了上述個參數外，還應，加負載變化速率系數以限制負載功率的快速變化④負載變化速率系數s，尸響應時間化內負載功率的變化您心為變化后負載功率從開始變化，直到控制系統作出著溫度而變化等，為的給定極限值。

　　③負伐變化系數y反應的時間內，負載能量需求的增量可正可負13儲能電容器來提供，即以上時，的符號，+反之取由式40可得由叱平均值變化系數的定義，可得以上分析對論的基礎1作如下總結濾波電抗器在穩態1的大電流為廠式16在必要的怙況還必須考慮充電過程中的大電流！式9和大瞬時功率，處02的影響。大小的選擇決定于以下因素，可能的大變化率應大于負載電流的變化速率，例如在非線性負載換路，應滿足，乃隊，1古有源電力濾波器主開關元件的大開關頻率火，式28應低于開關元件的高允許1作頻中通過主開關兀件的大電流為1.在必要時還應考慮充電過程中的電流值，氏2的影響。主開關元件上的反向電壓值不大，因為它等于反向極矜的止⑷玉降。

　　極管的大反向壓降為大正向電流為在必要，應考慮大充屯電流心1的景；響。極竹的許⑴，作頻率應尚于九儲能電容器的高電壓為隊，通過電容器的大電流為或1儲能電容器的電容值決定于以下因素的容許波動系數，0負載功，的容許變化速率系數，〃平均值除此之外，控制系統中的隊0值及系數灸也對儲能電容的選擇有著重要的影響。試降低系數叫和提高系數，必然要求增大儲能電容器5結論儲能電容器的充電過程及有源電力濾波器的穩定工作狀態。給出了與有源電力濾波器性能密切相關的幾個參數的定義。并導出了它們的相關系，對于有源電力濾波器的研，和設計具有重要的指導意義。

　　張代潤。種有淞電；逆變器式濾波器的新控制法編輯楊蓓