独立电源系统有源滤波器谐波和无功电流补偿策略研究

的90.7%，各次谐波电流的补偿电流、剩余电流及其谐波百分含量如表2所示。

表2 无优先级时，所选次数的谐波全部补偿电流及补偿后其各次谐波含量

由表2可知，经过无优先级的补偿后，仍有部分次谐波电流超过国家标准。当假设优先级顺序按照表2中由前至后，5次谐波电流优先级最高，17次优先级最低。利用本文提出的方法经过补偿后得到结果如表3所示。

表3 通过优先级算法后，需要补偿谐波电流的补偿效果表

比较表2和表3可知，固定补偿容量的有源滤波器通过优先级补偿算法后，各次谐波电流得到了有效的补偿，且均达到了规定标准，使得有源滤波器有效的补偿电流容量，在需要补偿的各次谐波电流中得到了更好的分配和合理的利用。同时，也方便用户实现对固定次谐波电流的有效滤除功能。同样，在单独补偿无功电流以及谐波和无功电流同时补偿时，本文提出的补偿策略均发挥了较好的补偿效果。

3.3补偿策略的软件实现

有源滤波器的补偿策略软件控制部分通过DSP实现，其补偿策略的选择框图如图2所示。由图中可以得知，针对不同的应用场合，有源滤波器选择不同的补偿策略，不但能够很好地满足实际工况的需求，并可提高有源滤波器的补偿效益。

图2 有源滤波器的补偿策略框图

针对有源滤波器工作在谐波和无功电流同时补偿时，其系统的软件流程框图如图3所示。

图3 有源滤波器的软件流程框图

4补偿策略的实际工程应用

针对海上石油钻井平台用独立电源系统，研制了三相三线制有源滤波器。该有源滤波器的额定电压为400V，额定补偿电流为300A。装置既可以单独补偿谐波电流或无功电流，也可以将二者同时补偿，APF的外观及其控制板照片如图4(a)和(b)所示。

(a) (b)

图4 有源滤波器的外观照片及控制板图

利用上述装置对独立电源系统进行补偿，并用电能质量分析仪记录得到的结果如图5所示。

图5 电源侧电流补偿前后波形及谐波柱状图

由图5可知，APF运行前电源系统中的电流波形近似为方波，含有大量的5次、7次、11次、13次等谐波电流，畸变率THDi=24.5%。APF补偿后，电源的电流近似成正弦波形，畸变率降低为THDi=3.3%，此时有源滤波器的谐波电流补偿率为86.5%，系统补偿性能良好。

有源滤波器运行前后，电源系统的功率和电能补偿效果如图6(a)和(b)所示。

(a) (b)

图6 有源滤波器补偿前后，系统的功率和电能图

APF运行前，电源的功率因数为0.76;APF投入运行后，电源侧的功率因数达到了0.95。因此，对于系统的无功电流补偿，有源滤波器性能良好。

5 结束语

本文根据独立电源系统实际工程的需要，研究了三相三线制有源滤波器谐波和无功电流的补偿策略。根据有源滤波器的不同补偿需求，在有源滤波器工作在单独补偿谐波和无功电流以及二者同时补偿条件下，提出了不同的补偿策略。该策略通过比较计算，说明具有较好的优势，不但能够满足不同工况的需求，也提高了有源滤波器的补偿效益。该策略在实际200kVA有源滤波器装置上运行效果良好，同时也为其它类型的有源滤波器补偿策略提供一定的参考价值。

作者简介

郭鑫(1981)， 男， 博士研究生，主要研究方向为电力电子技术、检测技术与自动化装置。

参考文献

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附注

项目资助：教育部博士点基金资助项目(20111102110007)。 ■