SAPF安裝點的選擇及對鄰近負載影響的分析
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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(tǒng)阻抗Zs、容性負載交流側(cè)阻抗ZL2、SAPF的補償帶寬。故在實際應(yīng)用中，投入APF前需對現(xiàn)場負載環(huán)境及負載間的相對位置進行調(diào)查，必要時改變APF運行狀態(tài)，從兩方面避免其影響：
(1)通過改變系統(tǒng)參數(shù)，可使系統(tǒng)諧振頻率分布在一個較合理的范圍內(nèi)，從而避免串并聯(lián)諧振的發(fā)生。包含3種方法：①在負載交流側(cè)串聯(lián)3％～5％的電抗，可減緩諧波變化率，降低系統(tǒng)諧波，改變系統(tǒng)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(cè)電抗不足1％，使用SAPF達不到濾波要求?；趯ε荚?，在負載側(cè)并聯(lián)一個大電容來改變系統(tǒng)諧振頻率點，其作用與串聯(lián)電抗相同。在工業(yè)現(xiàn)場僅需改變系統(tǒng)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(shù)即可達到濾波要求；③為使負載電流峰值不放大，又可實現(xiàn)濾波要求，不串聯(lián)大電抗、不并聯(lián)大電容即可實現(xiàn)目標(biāo)。在負載交流側(cè)并聯(lián)一個適當(dāng)電容，在負載輸入端串入一個小于1％的電抗，可改變系統(tǒng)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?yōu)橛邢迬捬a償，有選擇諧波次數(shù)的補償，無需濾波系統(tǒng)提供諧振激勵源。
一般通過改變APF的諧波檢測方法來改變?yōu)V波器的補償帶寬，目前實際中應(yīng)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(jù)上述分析，對所提出的方法在Matlab／Simulink環(huán)境下建立仿真模型，系統(tǒng)參數(shù)：網(wǎng)側(cè)引線電感Ls=5μH，負載側(cè)引線電感Li=5μH，整流負載濾波電容Cdc=16 mF；LCL參數(shù)：L1=55 μH，L2=15μH，C=120μF，阻尼電阻R=0．1 Ω，開關(guān)頻率fsw=7 kHz，并聯(lián)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.ex-cimer.com/article/175719.htm
圖4a示出SAPF補償相控整流負載后(觸發(fā)角為30°)，對鄰近容性非線性負載及電網(wǎng)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(wǎng)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(fā)角為零)時，對鄰近容性非線性負載及電網(wǎng)電流所造成影響的波形圖。觸發(fā)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(wǎng)電流的諧波分布。觸發(fā)角為30°，APF未投入運行時，電網(wǎng)電流THD=14．8％，APF的投入破壞了平衡，使電網(wǎng)電流THD=28．4％；觸發(fā)角為零時，電網(wǎng)電流THD=35．7％，APF投入后電網(wǎng)電流THD=24．6％。但容性非線性負載峰值電流由1798 A變?yōu)? 101 A。
相控整流負載中，觸發(fā)角的存在會導(dǎo)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(xiàn)場就近補償200 kVA中頻爐所產(chǎn)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?，F(xiàn)場需關(guān)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(wǎng)電流is波形?？梢?，在無任何無功補償電容的情況下，APF的投入易導(dǎo)致容性非線性負載過流損壞，實際現(xiàn)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(jiān)測顯示鄰近容性非線性負載變頻器電流并無變化。
5 結(jié)論
針對實際應(yīng)用中并聯(lián)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(jié)論：①由于相控整流負載的頻率變換效應(yīng)，并聯(lián)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(lián)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(xiàn)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(lián)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(jié)果驗證了所提方法的正確性和可行性。應(yīng)用該方法可有效保證并聯(lián)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(cè)電流峰值不增大，同時有效抑制電網(wǎng)中的諧波電流。
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