獨立電源系統有源濾波器諧波和無功電流補償策略研究

圖3 有源濾波器的軟件流程框圖

4補償策略的實際工程應用

針對海上石油鉆井平臺用獨立電源系統，研制了三相三線制有源濾波器。該有源濾波器的額定電壓為400V，額定補償電流為300A。裝置既可以單獨補償諧波電流或無功電流，也可以將二者同時補償，APF的外觀及其控制板照片如圖4(a)和(b)所示。

(a) (b)

圖4 有源濾波器的外觀照片及控制板圖

利用上述裝置對獨立電源系統進行補償，并用電能質量分析儀記錄得到的結果如圖5所示。

圖5 電源側電流補償前后波形及諧波柱狀圖

由圖5可知，APF運行前電源系統中的電流波形近似為方波，含有大量的5次、7次、11次、13次等諧波電流，畸變率THDi=24.5%。APF補償后，電源的電流近似成正弦波形，畸變率降低為THDi=3.3%，此時有源濾波器的諧波電流補償率為86.5%，系統補償性能良好。

有源濾波器運行前后，電源系統的功率和電能補償效果如圖6(a)和(b)所示。

(a) (b)

圖6 有源濾波器補償前后，系統的功率和電能圖

APF運行前，電源的功率因數為0.76;APF投入運行后，電源側的功率因數達到了0.95。因此，對于系統的無功電流補償，有源濾波器性能良好。

5 結束語

本文根據獨立電源系統實際工程的需要，研究了三相三線制有源濾波器諧波和無功電流的補償策略。根據有源濾波器的不同補償需求，在有源濾波器工作在單獨補償諧波和無功電流以及二者同時補償條件下，提出了不同的補償策略。該策略通過比較計算，說明具有較好的優勢，不但能夠滿足不同工況的需求，也提高了有源濾波器的補償效益。該策略在實際200kVA有源濾波器裝置上運行效果良好，同時也為其它類型的有源濾波器補償策略提供一定的參考價值。

作者簡介

郭鑫(1981)， 男， 博士研究生，主要研究方向為電力電子技術、檢測技術與自動化裝置。

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附注

項目資助：教育部博士點基金資助項目(20111102110007)。 ■