ProSoft 6104-WA-PDPM模塊

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ProSoft Technology 專業(yè)為大型自控產(chǎn)品供應(yīng)商，如 Rockwell Automation 和 Schneider 電氣等，開發(fā)通訊解決方案。

傳統(tǒng)的有源電力濾波器（APF）補償原理是，檢測補償對象的電壓和電流，經(jīng)指令電流運算電路計算得出補償電流的指令信號，該信號經(jīng)補償電流發(fā)生電路放大，得出補償電流。補償電流與諧波電流大小相等、方向相反，以防止諧波電流流入電網(wǎng)，zui終得到期望的電源電流。由于這種諧波檢測方法在一個采樣周期需要進行正反兩次變換，計算量較大，以致存在一定的延時，對畸變電流實時性的跟蹤補償能力不強，達不到較好的補償效果。

　　本文針對非線性負載提出直接功率控制（DPC）方法，該方法是基于瞬時無功功率理論諧波檢測的改進。在檢測環(huán)節(jié)中不需將諧波功率轉(zhuǎn)換為諧波參考電流，而直接將諧波功率作為參考功率信號，控制APF發(fā)出與參考諧波功率大小相等、方向相反的諧波有功功率和無功功率的PWM脈沖，抵消諧波功率，簡化了數(shù)據(jù)計算量，更好地提高補償系統(tǒng)對井場電網(wǎng)諧波抑制和無功補償?shù)膭討B(tài)性能。

1 諧波產(chǎn)生及其危害

　　諧波產(chǎn)生的根本原因是由于非線性負載所致。當(dāng)電流流經(jīng)負載時，與所加的電壓不呈線性關(guān)系，就形成非正弦電流，從而產(chǎn)生諧波。公用電網(wǎng)中的諧波源主要是各種電力電子裝置、變壓器、發(fā)電機、電弧爐等。

　　產(chǎn)生的諧波可使電機負荷加重,產(chǎn)生振蕩轉(zhuǎn)矩; 變壓器鐵芯磁滯伸縮產(chǎn)生震動噪聲；通信設(shè)備造成干擾；繼電保護造成錯誤動作等不利影響，危及工作人員的安全和設(shè)備的工作壽命，故對電網(wǎng)的諧波治理十分必要。

2 DPC控制系統(tǒng)設(shè)計

　　針對用電設(shè)備中主要諧波源對母線造成的諧波污染問題，設(shè)計的DPC控制系統(tǒng)如圖1所示。該系統(tǒng)將實時檢測母線三相電壓。與電流數(shù)據(jù)進行分析計算，得到瞬間有功功率 和瞬間無功功率，并通過旋轉(zhuǎn)坐標變換得到和，且得出電壓矢量 所處扇區(qū)的信號。和與參考有功功率給定值 和參考無功功率給定值 比較后輸入到功率滯環(huán)比較器，由直流電壓外環(huán)設(shè)定， 設(shè)為0實現(xiàn)單位功率因數(shù)校正。功率滯環(huán)比較器輸出的功率偏離信號 和 通過開關(guān)表的電壓空間矢量控制（SV PWM）驅(qū)動 ，的開通與關(guān)斷。

圖1  DPC控制系統(tǒng)

2.1DPC諧波檢測方法

　　DPC控制系統(tǒng)采用瞬時無功理論的 法檢測諧波。該系統(tǒng)諧波檢測方法如圖2所示。三相電壓、電流型號經(jīng) 坐標變換，實時計算瞬時有功功率 和無功功率 。該方法在計算 和 過程中，需用到與a相電網(wǎng)電壓 同相位的正弦型號 和對應(yīng)的余弦信號 ，它們由鎖相環(huán)（PLL）可得到，經(jīng)過高通濾波器（HPF）之后將瞬時功率的直流分量 和 濾除，剩余量為基波電壓和諧波電流產(chǎn)生成的諧波有功功率 和無功功率 。其中 和  分為坐標軸變換和旋轉(zhuǎn)變換，即

和 由公式（1），（2）求得：

2.2功率滯環(huán)比較器

　　基于坐標變換，瞬間有功功率 和瞬間無功 為正時向電網(wǎng)吸收能量，為負時向電網(wǎng)反饋能量。功率滯環(huán)比較器的輸入信號為 和 ，輸出開關(guān)信號為 和 。滯環(huán)比較器帶寬圖如3 所示，帶寬 和 的選取直接影響平均開關(guān)頻率和瞬時功率的跟蹤能力，即當(dāng)和增大時，變流器的開關(guān)頻率降低，諧波含量（THD）增加，功率跟蹤能力下降。反之，當(dāng) 和 減小時，變流器的開關(guān)頻率加大，開關(guān)器件損耗增加，諧波含量（THD）同時也增加。故需折中考慮工況，帶寬一般為功率的5%。