文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
文章編號(hào)： 0258-7998(2013)06-0053-03
國家"十一五"重大科學(xué)工程——穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置(SHMFL)正在建設(shè)中，其中40 T混合磁體是最重要的裝置之一。混合磁體由29 T的內(nèi)水冷磁體和11 T的外超導(dǎo)磁體組成[1]。其中超導(dǎo)磁體的電源系統(tǒng)將采用可控硅整流技術(shù)方案[2]，這是一種典型的非線性負(fù)載，運(yùn)行時(shí)會(huì)帶來較大的無功沖擊及諧波污染，降低了系統(tǒng)交流側(cè)供電質(zhì)量，進(jìn)而影響到SHMFL實(shí)驗(yàn)裝置的高精度穩(wěn)定運(yùn)行。
作為電力系統(tǒng)諧波治理的有效手段，有源電力濾波技術(shù)優(yōu)于傳統(tǒng)的無源濾波，可同時(shí)對(duì)超導(dǎo)磁體電源諧波和無功電流有選擇地動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償。結(jié)合基于FBD法的諧波電流檢測(cè)，提出采用空間矢量控制的并聯(lián)電壓型有源電力濾波器方案。
1 原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.1 APF工作原理[3]
有源電力濾波器對(duì)負(fù)載電流iL進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，運(yùn)用諧波電流算法得出電流諧波及無功分量，APF控制功率發(fā)生電路產(chǎn)生補(bǔ)償電流iC，與需要被補(bǔ)償?shù)闹C波及無功電流抵消，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)電流諧波抑制及無功補(bǔ)償。從能量角度考慮，有源濾波器從電網(wǎng)側(cè)吸收功率，將其存儲(chǔ)在濾波器直流側(cè)儲(chǔ)能元件中，同時(shí)將儲(chǔ)能元件中的能量轉(zhuǎn)換為諧波補(bǔ)償形式投入電網(wǎng)。
1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
超導(dǎo)磁體電源交流側(cè)有源電力濾波器系統(tǒng)主要由控制器和補(bǔ)償電流發(fā)生電路兩大部分組成[4]，如圖1所示。其中控制器由電信號(hào)采集調(diào)理、指令電流運(yùn)算以及電流跟蹤控制單元組成。補(bǔ)償電流發(fā)生電路由驅(qū)動(dòng)電路和主電路兩部分構(gòu)成。對(duì)于主電路而言，可選擇的三相模塊化功率器件非常多，特別是智能功率模塊IPM的出現(xiàn)，讓有源濾波器主電路的設(shè)計(jì)越來越方便。同時(shí)數(shù)字控制技術(shù)的飛速發(fā)展也使得控制器控制的實(shí)現(xiàn)更加便利。
當(dāng)ur在其他扇區(qū)時(shí)情況類似。式(10)矢量展開，求解開關(guān)矢量作用時(shí)間，如式(11)所示。對(duì)于零矢量的選擇，通常采用七段式[8]，七段式中相鄰開關(guān)狀態(tài)只差一個(gè)開關(guān)動(dòng)作，最大限度地降低了開關(guān)頻率，則對(duì)于18 kA超導(dǎo)磁體電源而言，可以明顯地減少APF的開關(guān)損耗。
該濾波器基于FBD諧波電流檢測(cè)，無需進(jìn)行復(fù)雜的矩陣變換就能有效快速地進(jìn)行諧波檢測(cè)。對(duì)APF功率
電路采用基于空間矢量的電壓控制，在保證諧波補(bǔ)償效果的前提下，能夠有效地降低功率器件的開關(guān)頻率。仿真實(shí)驗(yàn)表明該APF能夠很好地濾除諧波電流分量，為穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)電源系統(tǒng)建設(shè)提供了一定的理論參考。
參考文獻(xiàn)
[1] REN Y.Magnetic force calculation between misaligned coils for a superconducting magnet[J].IEEE Transactions on Applied Superconductivity，2010，20(6)：2350-2353.
[2] 付蔚，劉小寧，李俊.2.5 V/18 kA超導(dǎo)磁體模型線圈電源設(shè)計(jì)[J].電力電子技術(shù)，2012，46(2)：10-12.
[3] 王兆安，楊君，劉進(jìn)軍.諧波抑制和無功功率補(bǔ)償(第2版)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011：257-266．
[4] SINGH B，HADDAD K A，CHANDRA A.A review of active filters for power quality improvement[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics，1999，46(5)：960-971.
[5] 于晶榮，曹一家，關(guān)維德，等.基于FBD法的有源電力濾波器參考電流檢測(cè)新方法[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011，38(2)：46-50.
[6] DEPENBROCK M.The FBD-method，a generally applicable tool for analyzing power relations[J].IEEE Transactions on Power Systems.1993，8(2)：381-387.
[7] 王文，羅安，黎燕.一種新型有源電力濾波器的SVPWM算法[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012，32(18)：52-58.
[8] 浦志勇，黃立培，吳學(xué)智.三相PWM整流器空間矢量控制簡(jiǎn)化算法的研究[J].電工電能新技術(shù)，2002，21(2)：56-59.