并联型APF有源电力滤波器系统的设计

并联型APF有源电力滤波器系统的设计

随着国民经济的迅速发展，电力系统中非线性、冲击性和单相负载都大量增加，由此产生的谐波、无功功率和三相不平衡等问题给电力系统和用户造成了严重的影响。目前，用电单位也对电能质量和供电可靠性提出了更高要求，改善电能质量已成为社会发展的必然要求。因此，在电力系统运行中，研究怎样进行谐波污染抑制和无功功率补偿，来改善电能质量、提高功率因数和减少电能损耗已成为电力系统中的一个重要研究课题。本文正是针对大量存在的三相四线制系统而进行设计的高性能动态补偿装置，并联型三相四线制有源电力滤波器(APF)，它能对大小和频率都变化的谐波和无功进行快速补偿，能有效克服无源补偿装置的不足，是一种很有前途的补偿装置。

本文首先介绍了并联型APF的系统结构和工作原理，然后讨论了基于DSP+CPLD的全数字化控制系统的实现方案，并对该控制系统的硬件电路和软件系统设计进行了研究，最后给出了实验波形，验证了控制策略的有效性。

1 并联有源滤波器的系统结构及工作原理

有源电力滤波器主要由主电路，信号检测电路，DSP+CPLD控制系统，驱动电路和键盘显示部分等组成。三相四线制有源电力滤波器有两种不同的主电路结构及其控制方法，即3桥臂PWM变流器和4桥臂PWM变流器，从经济成本角度考虑，本文采用3桥臂PWM 变流器方案。本文设计的并联型APF的系统结构图如图1所示，主电路采用三相电压源型逆变器结构，逆变器输出端经滤波电感与电网相接。负载为污染源,产生谐波、无功及三相不平衡电流等有害分量。控制系统包括检测环节，指令电流运算环节、补偿电流跟踪控制环节、直流侧电压控制环节和驱动保护环节等。

有源滤波器的基本工作原理是：首先互感器(TV 、TA)检测补偿对象的电压和电流信号，然后经过转换处理后送给控制系统计算出补偿电流的指令信号，该信号经补偿电流发生电路放大，输出补偿电流，从而使补偿电流与被补偿对象的谐波、无功、负序等有害电流分量相互抵消，最终得到期望的正弦电源电流。即经有源电力滤波器补偿后,电网侧三相电流