SAPF安裝點的選擇及對鄰近負載影響的分析
加入技術交流群
3 解決措施
SAPF補償電流型諧波負載時，對鄰近線性容性負載(無功補償電容器組、無源濾波器組)和非線性容性負載(電容濾波型整流負載)的影響因素有系統阻抗Zs、容性負載交流側阻抗ZL2、SAPF的補償帶寬。故在實際應用中，投入APF前需對現場負載環境及負載間的相對位置進行調查，必要時改變APF運行狀態，從兩方面避免其影響：
(1)通過改變系統參數，可使系統諧振頻率分布在一個較合理的范圍內，從而避免串并聯諧振的發生。包含3種方法：①在負載交流側串聯3％～5％的電抗，可減緩諧波變化率，降低系統諧波，改變系統諧振頻率，使其適合SAPF使用。但在實際工程中，串入一個大電抗不方便或不被允許，這時可通過改變運行方式，使易受影響的負載遠離SAPF安裝點；②實際中，負載交流側電抗不足1％，使用SAPF達不到濾波要求。基于對偶原理，在負載側并聯一個大電容來改變系統諧振頻率點，其作用與串聯電抗相同。在工業現場僅需改變系統運行方式，改變無功補償電容組或無源濾波器組投入的組數即可達到濾波要求；③為使負載電流峰值不放大，又可實現濾波要求，不串聯大電抗、不并聯大電容即可實現目標。在負載交流側并聯一個適當電容，在負載輸入端串入一個小于1％的電抗，可改變系統諧振頻率，抑制負載電流峰值放大，滿足濾波和負載電流峰值不放大的要求。
(2)對SAPF進行改進，使原來的全帶寬補償變為有限帶寬補償，有選擇諧波次數的補償，無需濾波系統提供諧振激勵源。
一般通過改變APF的諧波檢測方法來改變濾波器的補償帶寬，目前實際中應用較廣泛的是選擇性檢測方法，包括FFT法和多重DQ法。
4 仿真及實驗
根據上述分析，對所提出的方法在Matlab／Simulink環境下建立仿真模型，系統參數：網側引線電感Ls=5μH，負載側引線電感Li=5μH，整流負載濾波電容Cdc=16 mF；LCL參數：L1=55 μH，L2=15μH，C=120μF，阻尼電阻R=0．1 Ω，開關頻率fsw=7 kHz，并聯無功補償電容器C=0．47 mF。實驗波形如圖4所示。本文引用地址：http://www.czjhyjcfj.com/article/175719.htm
圖4a示出SAPF補償相控整流負載后(觸發角為30°)，對鄰近容性非線性負載及電網電流造成影響的波形圖。有源濾波的投入可很好地抑制相控負載的電流諧波，但其造成了整個電網電流諧波的增大，SAPF投入后容性非線性負載峰值電流由I 825 A增加到2 104 A。圖4b示出SAPF補償不可控整流負載(觸發角為零)時，對鄰近容性非線性負載及電網電流所造成影響的波形圖。觸發角帶來的延時改變了相控負載電流諧波的相位，也影響了總電網電流的諧波分布。觸發角為30°，APF未投入運行時，電網電流THD=14．8％，APF的投入破壞了平衡，使電網電流THD=28．4％；觸發角為零時，電網電流THD=35．7％，APF投入后電網電流THD=24．6％。但容性非線性負載峰值電流由1798 A變為2 101 A。
相控整流負載中，觸發角的存在會導致負載電流波形滯后，同時引入大量無功功率和切角，造成波形嚴重畸變。切角帶來高電流變化率的諧波，會造成APF補償困難。
進行了現場就近補償200 kVA中頻爐所產生的諧波和無功實驗，中頻爐為相控整流負載，其周圍存在大量其他負載。現場需關注APF投入前后的影響。圖5示出補償前中頻爐電源電流iL和補償后電網電流is波形。可見，在無任何無功補償電容的情況下，APF的投入易導致容性非線性負載過流損壞，實際現場中由于其在10 kV I母線和II母線間有12組無功補償電容，改變運行方式后可可避免此問題。表1為補償后is諧波及其THD，APF可很好地補償諧波和無功，鉗形表和人工監測顯示鄰近容性非線性負載變頻器電流并無變化。
5 結論
針對實際應用中并聯型有源電力濾波器對相鄰負載及被補償負載的影響進行研究，得到以下結論：①由于相控整流負載的頻率變換效應，并聯有源濾波器在補償這類電流型諧波源時效果有限，且易引入頻率擾動而影響其他負載；②并聯型有源電力濾波器就近補償電流型諧波源負載時，對鄰近負載會造成諧波放大、峰值過流的問題，特別是對鄰近的線性和非線性容性負載，故需選取合適的安裝點；③可通過只補償無功或限制帶寬的方法，或改變現場的運行方式(利用存在的無功補償電容器組)來減小甚至消除并聯型有源電力濾波器對相鄰負載或被補償負載造成的影響。仿真和實驗結果驗證了所提方法的正確性和可行性。應用該方法可有效保證并聯型有源電力濾波器運用在包含容性非線性負載場合時，負載交流側電流峰值不增大，同時有效抑制電網中的諧波電流。
評論