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三相电力电子负载谐波分析与抑制.pdf

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第 卷 第 年 2 34 2015 期 2 月 电 工 电 能 新 技 术 Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy Vol. 34 , No. 2 Feb. 2015 三相电力电子负载谐波分析与抑制 宋鹏先1 2,李耀华1,王 平1,苏朝阳1 , 2,王 松1 , , 2 ( 1. 中国科学院电工研究所中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室,北京 100190; 2. 中国科学院大学,北京 100039) 摘要: 三相电力电子负载在系统不平衡或模拟不平衡负载、非线性负载的工况下,直流母线会包含 丰富的谐波电压,这些谐波分量通过 PWM 调制过程和电压外环控制器会引入到并网指令电流中, 导致馈网电流质量的下降。针对这一问题,根据瞬时功率理论,建立了三相电力电子负载功率平衡 方程,推导出三相电力电子负载在不同工况下直流母线谐波电压的表达式,揭示了负载模拟变换器 和并网变换器对直流母线电压的影响机理,并提出一种基于滞环控制的直流电压控制方案,以抑制 直流母线谐波电压对并网输出电流的影响,改善馈网电流的质量。仿真和实验都验证了理论分析 的准确性以及谐波抑制方法的有效性和可靠性。 关键词: 三相电力电子负载; 并网变换器; 直流母线; 滞环控制; 瞬时功率理论 中图分类号: TM46 文章编号: 1003-3076 文献标识码: A 02-0025-09 2015 ( ) 1 引言 , PEL 电力电子负载( Power Electronic Load ) 因 其能够灵活模拟不平衡负载 非线性负载在内的多 、 种特性负载,被广泛应用于多种电源的出厂实验中; 其并网变换器将能量高效馈回电网,不仅为电源厂 商节约了大量能源,也符合国家节能减排的要求 。 目前研究工作主要为负载模拟变换器指令信号的产 ],而对 生算法和快速无差的电流跟踪控制方法[ 并网变换器馈网电流的质量提高以及双变换器协同 分析的研究较少[ 1-5 6-9 ] 。 10 12 , 11 文献[ ]针对单相整流器的直流母线谐波 抑制,提出在电压外环输出环节加入低通滤波器或 陷波滤波器; 文献[ ]通过建立单相电力电子负载 功率平衡方程,得到直流母线谐波电压的表达式,并 提出在电压环输出加入均值滤波器以抑制谐波电压 对输出电流的影响,然而均值滤波器按工频周期进 行调节,其系统响应速度最慢,需要加入其他前馈环 节进行补偿; 文献[ ]针对单相电力电子负载,提 出了一种改进的陷波滤波器,能够滤除绝大部分谐 波电压,但是对于电流环的给定值会产生一个额外 13 14 的量,影响系统的控制效果; 文献[ ]从负载模拟 变换器的不同工况入手,分析了直流母线谐波电压 产生的原因,然而忽略了馈网变流器侧对直流母线 的影响; 文献[ ]根据互调理论,详细分析了背 靠背系统间谐波产生的原因,阐明了直流母线谐波 电压对输出电流的影响机理 15-18 ab PEL 基于上述研究的成果和存在的问题,本文首先 根据瞬时功率理论,在静止坐标系 轴下建立系统 的功率平衡方程; 在 不同工况下,分析直流母 线谐波电压的产生原因以及分布情况; 为了抑制谐 波电压对馈网电流指令信号的影响,提出一种基于 滞环控制策略的直流电压环控制方法,并对电力电 子负载模拟不平衡负载和非线性负载两种工况,分 别进行了仿真分析和实验验证 。 。 2 三相 PEL 的系统功能与结构 三相 主要由负载模拟变换器( Simulation ) 和并网变换器( PEL , SC ) 构成,其主电路结构如图 为测试电源的相电压, iLa SC 侧的线路等效 Converter , GCC , , esb esc verter 中, esa 的三相输入电流, r1 所示 , iLc Grid Connection Con- 1 , iLb 分别为 。 为 图 和 SC L1 1 收稿日期: 2014-09-23 十二五 基金项目: “ ” 作者简介: 宋鹏先( 李耀华( 1986- 1966- 国家科技支撑计划重大项目( 2013BAG19B00-04-01 ) ) ,男,辽宁籍,博士研究生,研究方向为大功率变流器 柔性交流输电; ) ,男,河南籍,研究员,博士生导师,博士,研究方向为电机与驱动控制 、 轨道交通牵引等 、 。
26 电 工 电 能 新 技 术 第 34 卷 u sa 为 电阻和输入电感; , u sb 的并网电流, isc r2 路等效 电 阻 和 输 出 电 感; 器 GCC , u sc 和 。 , 为电网相电压, isa 侧的线 为 三 相 隔 离 变 压 分别为 , isb GCC L2 △ / Y iLa SC , iLc , iLb 的主要功能是采用直接电流控制方式,让三 准确跟踪指令电流,从而灵活 相输入电流 模拟不平衡负载以及非线性负载在内的各种负荷; 的主要功能是将测试电能高效馈回电网; 三相 GCC 与电网电气隔离,避免 隔离变压器是用来确保 因为被试电源为非隔离电源可能造成的电气短路状 况发生 PEL 。 图 1 三相电力电子负载主电路结构 Fig. 1 Circuit of three-phase power electronic load 3 GCC 电压环控制器设计 GCC 。 SC 和 当 PEL PEL GCC 直流母线电容作为 直流端的储能元件,主 要作用是稳定直流母线电压,保障 的稳 定工作 工作在不平衡工况或者模拟非线 性负载工况下,直流电容可能含有谐波电压,这会直 电流环的跟踪精度,降低系统 接影响 因此本文将对直流电压谐波的产生原 的稳态性能 影响因素及其对交流电流的影响进行详细分析, 因 、 并提出相应的解决办法 。 3. 1 直流电容谐波分析 以及 GCC SC 。 本文对三相 瞬时功率理论进行的,由文献[ 的瞬时有功功率和瞬时无功功率可以分别定义为 19 直流电容谐波的分析是基于 ]可知,电网输出 PEL 为电网输出电压和电流在 滞后 坐 电 坐标系下系统瞬时功 电角度 αβ eβ , e'β 滞后 90° αβ , eβ 90°。 , iβ e'α eα 为了便于列写 式中, 和 iα eα 标系下的分量; 角度 率平衡方程,首先对一些重要变量进行定义 侧的被试电源电压和输出电流分别为 ) ) ) ) ) ) ( ( eβ = E2 cos ( ( ( ( e'β = E2 sin iLα = I1 cos ω1 t + φ2 ω1 t + φ3 eα = E1 cos e'α = E1 sin ω1 t + φ2 ω1 t + φ1 ω1 t + φ1      { 设 。 SC ( ) 3 ( ) 4 iLβ = I2 cos ω1 t + φ4 和 E1 、E2 为电源的角频率; φ1 、φ2 为电源在 和 αβ 轴下的幅值和相 为电源输出 I1 、I2 轴下的幅值和相位 φ3 、φ4 。 αβ 侧的电网电压和输入电流分别为 式中, 位; ω1 电流在      { u'α = E3 sin uα = E3 cos ( ( uβ = E4 cos ( ( u'β = E4 sin ( ( isα = I3 cos isβ = I4 cos ω2 t + φ5 ω2 t + φ6 ω2 t + φ5 ω2 t + φ6 ω2 t + φ7 ) ) ) ) ) ) ω2 t + φ8 为电网电压在 φ5 、φ6 为电网的角频率; αβ I3 、I4 坐标系下的 为 和 φ7 、φ8 和 式中, E3 、E4 幅值和相位; ω2 电源输出电流在 αβ , I1 = I2 , I3 = I4 π /2 E1 = E2 E3 = E4 PEL 若 和 ,则 坐标系下的幅值和相位 , φ1 - φ2 = π /2 , 。 以及 φ3 - φ4 = , φ7 - φ8 = 就是三相不 是三相平衡系统,反之 φ5 - φ6 = π /2 PEL π /2 平衡系统 由图 。 1 建立系统瞬时功率平衡方程为 Pin = Pe - Pr1 - PL1 Pout = Pr1 + PL2 + Pu ( ) 5 ( ) 6 ( ( ( ) ) ) 7 8 9 p = q = ( ( 3 2 3 2 eαiα + eβiβ e'αiα + e'βiβ ) ) ( ( ) ) 1 2 ) 1 式( ~ 把式( ( ) : 11 4 Pin - Pout = C ) 代入式( dudc dt ) 和式( Udc 7 ) 得式( 8 10 ) 和式 Pin = 3E1 I1 [ 4 ( cos φ1 - φ3 ) ( + cos 2ω1 t + φ1 + φ3 ]) + 3E2 I2 [ 4 ( cos φ2 - φ4 ) ( + cos 2ω1 t + φ2 + φ4 ]) + 3E1 I1 [ 4 sin r1 2 ( [ φ1 - φ3 ) ( + sin 2ω1 t + φ1 + φ3 ]) + ( I2 1 cos 2ω1 t + 2φ3 ) ( + I2 2 cos 2ω1 t + 2φ4 3E2 I2 [ 4 ]) + ( sin φ2 - φ4 ) ( + sin 2ω1 t + φ2 + φ4 ]) - ( r1 2 I2 1 + I2 2 ) - L1 ω1 [ 2 ( I2 1 sin 2ω1 t + 2φ3 ) ( + I2 2 sin 2ω1 t + 2φ4 ]) ( ) 10
第 2 期 宋鹏先,等: 三相电力电子负载谐波分析与抑制 27 3E3 I3 [ ( cos φ5 - φ7 ) φ5 - φ7 + sin ) ( ( + cos 2ω2 t + φ5 + φ7 ]) + 3E4 I4 [ 4 ( cos φ6 - φ8 ) ( + cos 2ω2 t + φ6 + φ8 ]) + 2ω2 t + φ5 + φ7 ]) + 3E4 I4 [ 4 ( sin φ6 - φ8 ) ( + sin 2ω2 t + φ6 + φ8 ]) + ( r2 2 I2 3 + I2 4 ) + ( I2 3 cos 2ω2 t + 2φ7 ) ( + I2 4 cos 2ω2 t + 2φ8 ]) - L2 ω2 [ 2 ( I2 3 sin 2ω2 t + 2φ7 ) ( + I2 4 sin 2ω2 t + 2φ8 ]) Pout = 3E3 I3 [ 4 ( sin 4 [ r2 2 ( ) 11 式( ) 两边对时间 求积分得式( Udc0 为直流母线电压初始值,恒定的无功功率不会影响 12 9 t ) ,其中 母线的波动,这里暂不考虑这一部分 。 udc = Udc0 + t [3E1 I1 CUdc 4 ( cos φ1 - φ3 ) + I2 1 + I2 2 ) - ( r1 2 ( r2 2 ) ] I2 3 + I2 4 + 1 CUdc [3E1 I1 8ω1 3E2 I2 4 ( sin ( cos φ2 - φ4 ) - 3E3 I3 4 ( cos φ5 - φ7 ) - 3E4 I4 4 ( cos φ6 - φ8 ) - 2ω1 t + φ1 + φ3 ) - 3E1 I1 8ω1 ( cos 2ω1 t + φ1 + φ3 ) + 3E2 I2 8ω1 ( sin 2ω1 t + φ2 + φ4 ) - 3E2 I2 8ω1 ( cos 2ω1 t + φ2 + φ4 ) - 3E3 I3 8ω2 ( sin 2ω2 t + φ5 + φ7 ) + 3E3 I3 8ω2 · ( cos 2ω2 t + φ5 + φ7 ) - ( sin 2ω2 t + φ6 + φ8 ) + 3E4 I4 8ω2 ( cos 2ω2 t + φ6 + φ8 3E4 I4 8ω2 r2 I2 3 4ω2 L2 I2 4 3 r1 I2 2 4ω1 L1 I2 4 2 ) ( ) ( ) ( - - sin sin cos 2ω2 t + 2φ7 2ω1 t + 2φ4 2ω1 t + 2φ4 r2 I2 4 4ω2 L2 I2 4 , E3 ,为了分析方便,假 ; φ4 = θ - 90° 侧电流单位功率因数并网,一般情况下被试电 系统平衡时,即 , I3 = I4 = Is , I1 = I2 = IL ,则 E1 = E2 = E 2ω2 t + 2φ7 φ2 = - 90° ) 当三相 φ3 = θ 以及 ,则 PEL cos - - 1 ( ) ( = E4 = U 设 φ1 = 0 GCC 源和电网电压不同步,设 90° , φ8 = φ - 90° 则式( = ω2 = ω。 ) 变为 12 φ5 = φ7 = φ φ6 = φ - ,被试电源和电网电压频率相同 ,则 sin ( 2ω2 t + 2φ8 ) - 1 L1 I2 4 ( cos ) - r1 I2 1 4ω1 sin 2ω1 t + 2φ3 ( ) 2ω1 t + 2φ3 ) - - 2ω2 t + 2φ8 由式( 14 受 SC ( 侧的影响 ) 当 SC 3 4 ( cos ) ] ( ) 12 ) 可知,此时直流母线的谐波电压主要 。 侧系统三相平衡, GCC 衡,三相电压幅值不平衡时,即 , I3 = I4 = Is IL ; φ7 = φ , φ3 = θ ,设 , φ8 = φ - 90° φ4 = θ - 90° , ω1 = ω2 = ω E1 = E2 = E 侧三相电流平 , I1 = I2 = ; φ5 = 0 ,则式( , 12 φ6 = ) 变 ω1 - 90° 为 说明三相 PEL ~ u ) 系统平衡时,直流母线没有谐波 dc = 0 13 ( u~ dc = 1 [ - CUdc 3E4 Is 8ω ( cos 2ωt + φ ) + 3E4 Is 8ω · 电压 。 ( 2 ) 当 GCC 侧系统三相平衡, SC 拟三相不平衡负载时,即 , φ1 = 0 φ2 = - 90° , ω1 = ω2 = ω。 = I4 = Is φ - 90° E1 = E2 = E , φ5 = φ7 = φ 则式( 12 侧电源平衡,模 , , I3 E3 = E4 = U , φ6 = ) 变为 ,依旧设 , φ8 = φ - 90° ( 1 [3EI1 8ω sin CUdc 2ωt + φ3 ) - ( cos 3EI1 8ω 2ωt + φ3 ) - ( sin ) 2ωt + φ4 ( cos 2ωt + φ4 ( ) 2ωt + 2φ3 sin ( 2ωt + 2φ4 sin ) ) - - - - ) 3EI2 8ω r1I2 2 4ω L1 I2 4 2 - ( 2ωt + 2φ3 cos ( cos 2ωt + 2φ4 ) ] ( ) 14 ~ u dc = 3EI2 8ω r1I2 1 4ω L1 I2 4 1 ( sin 2ωt + φ ) - 3E3 Is 8ω ( cos 2ωt + φ 3E3 Is 8ω ) ] ( sin 2ωt + φ ) + ( ) 15 ) 若被试电源和电网的频率不相同,当 ( 4 两侧都不平衡时,由式( SC 和 ) 的结论可以 3 的谐波信号构 2 ) 和式( 和 2ω2 2ω1 GCC 推得系统谐波主要由频率 成 。 ( ) 当 5 次谐波导致的功率潮流,此时 模拟三相非线性负载时,先考虑电流 坐标 侧 SC SC αβ 中第 系下两相电压和电流分别为 n { eα = Ecos ω1 t eβ = Esin ω1 t ( ) 16
电 工 电 能 新 技 术 第 34 卷 iα = I1 cos iβ = I1 sin ( ( ω1 t + φ1 ω1 t + φ1 ) ) ( + Incos ( + Insin ) nω1 t + φn ) nω1 t + φn 28 { Pr = r ( PL = 其中, n 则 为 , 3 , 4 , 5 , 6 , ……。 2 Pe = EI1 cosφ1 + EIncos ω1 t + φn ( ) I2 1 + I2 n + 2I1 Inrcos n - 1 [( ) n - 1 [( ω1 I1 In - nω1 I1 In ) [( sin ( 17 ] ( 18 ) ) n - 1 ) ) ( 19 ω1 t + φn - φ1 ] ) ] ) 侧三相平衡,则直流 类 ω1 t + φn - φ1 20 ( 有限 。 本文提出一种基于滞环控制的直流电压控制方 法,控制框图如图 所示 。 2 图 2 GCC 电压环的控制框图 Fig. 2 Control diagram of GCC voltage loop 2 为直流电压给定值, Udcref 中, 为电压环输出作为 图 馈值, 压环控制器为滞环控制和 压环的滞环控制方式的表达式如下: 轴指令电流, 控制复合控制器 为电压反 电 电 Err_out 。 Udc idref PI d { 0 err < Vdead err - Vdead err > Vdead ( ) 22 err + Vdead err < - V dead Vdead 当直流电压在 范围内波动时,直流电压滞 环控制器认为没有电压误差,保持原有电压环稳态 输出不变; 当直流母线电压误差超过设定的波动范 围,电压环滞环控制器开始调整 ,减小或者增大 直流电压的电压值,从而将直流电压调校回正常范 围值之内 直流电压控制器采用滞环控制一方面提 高了并网电流的质量,另一方面还增强了系统的动 态响应速度 idref 。 。 4 仿真 4. 1 SC 模拟不平衡负载的仿真 1。 电路主要仿真参数见表 表 1 三相电力电子负载仿真参数 Tab. 1 Parameters of PEL for simulation 数值 参数 电网线电压 被试电源线电压 L1 / mH L2 / mH 直流母线电容 开关频率 / kHz C / mF 380V /50Hz 380V /50Hz 2 3 3 10 3 SC 为 图 模拟三相不平衡负载的仿真波形 。 由直流母线电压和馈网电流频谱分析结果可知,母 线电压除了含有直流分量,主要包含基波二次分量; 而馈网电流除了包含基波分量,还有幅值较大的三 次谐波,其 为 THD 4. 86% 。 当电压环加入滞环控制后, 侧馈网电流波 GCC 为了简化分析,假设 GCC 电容上的谐波电压将不受该侧功率潮流的影响 似式( ) ,同样可得 。 12 ~ Δ u dc = 1 CU dc { ( EIn n - 1 ) ω1 [( sin ) n - 1 ] ω1 t + φn - Err_out = ( 2rInI1 ) n - 1 ω1 [( sin ) n - 1 ω1 t + ] φn - φ1 + [( cos ) n - 1 ω1 I1 In - nω1 I1 In ( ) n - 1 ω1 ω1 t + φn - φ1 }] · ( ) 21 n 21 式( n - 1 ) 表明交流侧电流中的第 致直流母线中出现( 值与电流幅值成正比,与直流侧电容容抗 直流分量 n - 1 统,非线性电流一般只包含 流电压中将会产生 次谐波将导 ) 次频率的谐波分量,其幅 直流电压 、 对于三相系 等奇次谐波,故直 谐波次数( 、 等偶次谐波 ) 成反比 3、5、7 。 2、4、6 。 流母线的谐波电压经过 制器进入到并网指令电流,形成间谐波 线受 包含 当被试电源频率和网侧电压频率不相同时,直 调制过程和电压环控 若直流母 频率的谐波,则输出电流将 , 3 可见,直流电容的谐波电压将会影响并网输 2nω1 的 低 频 间 谐 波 分 量, | 2nω1 ± ω2 | 影响产生 n = 1 PWM , 2 SC 。 ……。 出电流的质量 3. 2 并网变换器电压环控制策略 。 通过上面的分析可以知道,直流母线的谐波电 压会导致馈网电流质量下降,可以采用在电压环的 输出环节加入滤波器的方法,抑制谐波电压对并网 然而,低通滤波器存在严重的不 指令电流的影响 足,会极大地削弱系统带宽,使得系统动态性能变 差; 均值滤波器是按照工频调节的,响应速度最慢, 需要加入前馈补偿环节; 陷波滤波器只对单一频率 的谐波 有 滤 除 作 用,频 宽 很 窄,因 而 其 应 用 范 围 。
第 2 期 宋鹏先,等: 三相电力电子负载谐波分析与抑制 29 图 4 SC 模拟不平衡负载工况下馈网 电流 含滞环控制 — Fig. 4 Simulation waveforms with hysteresis control in unbalanced condition 模拟不平衡负载工况的 图 3 SC 仿真波形 无滞环控制 — Fig. 3 Simulation waveforms without hysteresis control in unbalanced condition 形如图 据 FFT 所示 电流的正弦度得到很大的改善,依 4 分 析 结 果 可 知,三 次 谐 波 含 量 大 大 降 低, 。 降低到 THD 4. 2 SC 模拟三相非线性负载的仿真 2. 89% 。 ( SC a ( 图 5 波形; 图 ( c GCC 次谐波分量, 5 ) 表明 ) 为 ) 表明母线电压包含 模拟三相非线性负载工况的仿真 次谐波; 图 次和 相馈网电流含有较大的 为 ,畸变较严重 次 侧 、4 A 2 3 b THD 8. 93% 为电压环加入滞环控制后, 由 相输出电流的 次 谐 波 含 量 大 大 减 少, A FFT GCC 。 侧馈网电 分析结果可知,其 提 高 到 THD 5 5 图 流波形 次 和 3 6 。 5 2. 99% 。 SC 以上仿真结果说明,当 模拟三相不平衡负 载和非线性负载时,由于母线谐波电压对电压环输 出的影响,导致馈网电流质量下降; 然而电压环采用 滞环控制后,能够明显改善馈网电流质量 4. 3 被试电源和网侧电压频率不相同的仿真 , SC 50Hz ,网侧电压频率 被试电源频率 60Hz 的 。 图 5 SC 模拟非线性负载工况的仿真波形 无滞环控制 — Fig. 5 Simulation waveforms without hysteresis control in nonlinear condition
30 电 工 电 能 新 技 术 第 34 卷 图 6 SC 模拟非线性负载工况的仿真波形 含滞环控制 — Fig. 6 Simulation waveforms with hysteresis control in nonlinear condition 工况同 节 。 4. 2 此时仿真波形如图 所示 。 7 图 8 直流母线 、SC 侧电流和 GCC Fig. 8 Spectrum analysis results of DC bus current and grid current 图 7 被试电源频率不同于网侧电压频率 仿真波形 — 无滞环控制 Fig. 7 Simulation waveforms of different frequencies without hysteresis control 侧电流频谱分析 , simulation 8 由图 可以知道, ; 直流母线主要包含 180Hz、300Hz 波; 由 侧 侧电流的主要谐波频率为 谐 相电流频谱可知,除了包含基波 120Hz、240Hz SC A GCC 分量外,还含 有 间 谐 波 分量 50Hz 290Hz 70Hz、170Hz、190Hz、 满足前文分析得到的结论 。 可知,电压环采用滞环控制后,馈网电流 。 由图 9 的间谐波含量减少, 2. 42% 。 仿真结果说明这种直流母线电压谐波抑制方法同样 适用于被试电源和网侧电压频率不相同的工况 降低到 4. 15% THD 由 。 图 9 被试电源频率不同于网侧电压频率仿真波形 含滞环控制 — Fig. 9 Simulation waveforms of different frequencies with hysteresis control
第 2 期 5 实验 宋鹏先,等: 三相电力电子负载谐波分析与抑制 31 实验样机平台上,本文同样进行了实 后者的电流波形更加平滑,正弦度更好,三次谐波含 量明显减少, 降低到 由 THD 5. 2% 4. 28% 。 在 33kVA 验验证,实验平台参数同表 1。 SC 模拟的不平衡负载工况与 节一致,其实 可以看到直流母线电压明显 4. 1 验波形如图 有 10 倍频波动 2 。 所示 。 图 12 SC 模拟不平衡负载工况的电流波形 含滞环控制 — Fig. 12 Experiment waveforms with hysteresis control in unbalanced condition 图 为 13 节仿真工况一致 模拟非线性负载工况的实验波形, 可以看到直流母线电压主 SC 与 4. 2 要包含 。 次 、4 2 次谐波 。 图 10 SC 模拟不平衡负载实验波形 Fig. 10 Experiment waveforms in unbalanced condition 11 图 相电流的频谱; 图 A 馈网电流波形及 是电压环无滞环控制的馈网电流波形及 是电压环加入滞环控制后的 从实验结果看, 12 相电流的频谱 A 。 图 11 SC 模拟不平衡负载工况的电流波形 无滞环控制 — Fig. 11 Experiment waveforms without hysteresis control in unbalanced condition 图 13 SC 模拟非线性负载实验波形 Fig. 13 Experiment waveforms in nonlinear condition 图 14 相电流的频谱; 图 A 网电流波形及 是电压环无滞环控制的馈网电流波形及 是电压环加入滞环控制的馈 从实验结果看,前 相电流的频谱 15 A 。
32 电 工 电 能 新 技 术 第 34 卷 者电流畸变很严重, 波形质量更高, 为 THD 降低到 THD ,而后者的电流 14. 69% 4. 8% 。 6 结论 。 PEL 本文基于瞬时功率理论,建立了三相 功率 平衡方程,推导了不同工况下直流母线谐波电压的 表达式,揭示了负载模拟变换器和并网变换器对直 流母线的作用机理 由于直流母线上的谐波电压会 影响输出电流的质量,为了解决这一问题,提出了一 种基于滞环控制的电压环控制策略,以提高馈网电 仿真和实验证明了理论分析的准确性以 流的质量 及谐波抑制方法对并网电流质量提高的有效性 此 外,本文的研究成果对于背靠背变流器直流电容的 选择有一定指导意义 。 。 。 参考文献 ( References) : [ 1 ]王成智,许赟,邹旭东,等 ( , Xu Yun 采用改进重复控制器的大功率 Wang Chengzhi , , ) . Zou Xudong et al. 电力电子负载 ( power electronic load Improved repetitive control scheme for ) [ ] J . ) , 中国电机工程学报 ( , ) : ( 12 1-9. Pro- Wu Zhenxing Wang 一种三相电力电子负载 , ceedings of the CSEE 29 ] 吴 振 兴,王 翔,邹 旭 东,等 ( 2009 , Xiang Zou Xudong 的电 流 控 制 方 法 ( , et al. ) . three-phase power electronics load 学报 ( Proceedings of the CSEE A novel current control method for 中国电机工程 , ] ) [ J . ) , ) : ( 2010 30 30 7- 图 14 SC 模拟非线性负载工况的实验波形 无滞环控制 — Fig. 14 Experiment waveforms without hysteresis control in nonlinear condition 图 15 SC 模拟非线性负载工况的实验波形 含滞环控制 — Fig. 15 Experiment waveforms with hysteresis control in nonlinear condition 上述实验结果表明,在这两种工况下,直流母线 除了含有直流分量,还包含丰富的谐波电压,会对馈 网电流造成不利的影响; 电压环采用滞环控制,能够 使并网电流波形更加平滑,极大提升了电力电子负 载馈网电流的质量 。 [ 2 [ 3 [ 4 [ 5 [ 6 13. ] 李 芬,邹 旭 东,王 成 智,等 ( 基于双 ) , Wang Chengzhi 电子负载研究 ( et al. . Li Fen PWM , , Zou Xudong 整流器的交流 Research on AC electronic load for tes- ( ) ting AC power based on dual single-phase PWM convert- ) , 高 电 压 技 术 ( High Voltage Engineering er ) [ ] J . , 34 2008 ) : 5 930-934. ] 潘诗锋,赵剑锋,王浔 ( , , Pan Shifeng Zhao Jianfeng 大功率交流电子负载的研究 ( Wang Xun . high power AC electronic load ( ] ) [ J . ) , , ]吴振兴,邹云屏,张哲宇,等 ( Power Electronic Technology 2006 40 ( 1 ) : , , , Zhang Zheyu ping 电流自适应预测控制器研究 ( et al. . ) 单相 Wu Zhenxing Zou Yun- 整流器的输入 PWM Adaptive predictive con- 97-100. Research of 电 力 电 子 技 术 troller of supply current applied in single-phase PWM rec- tifier ] ) [ J . 电工技术学报 ( , ]李芬,邹旭东,邹云屏,等 ( trotechnical Society 2010 ) , , Yunping 阻抗分析 ( et al. ) . 并网 LCL Transactions of China Elec- ( ) : 2 25 73-79. , Li Fen 滤波的 Zou Xudong Zou 整流器输入 PWM , Input impedance analysis of LCL-filter PWM rectifier connected to grid ] ) [ J . 电工技术学报 ( ) , Trans- , 25 2010 actions of China Electrotechnical Society ( ) : 1 97-103.
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