補償電鐵諧波及無功電流的有源濾波器的研究

0 引 言
電鐵牽引負荷對電力系統的影響主要反映在功率因數、負序及高次諧波電流等方面。負序電流的問題已經基本解決，而諧波和無功補償仍然是限制電鐵發展的兩大難題。
有源濾波器可用來對系統的諧波電流、無功電流進行綜合補償。本文根據電氣化鐵道的發展水平研究了用于補償諧波及無功電流的有源濾波器。由有源濾波器的工作原理可知其由兩大部分組成：諧波及無功電流檢測電路及補償電流發生電路。前者的作用是檢測出負載電流中的諧波及無功電流分量；后者的作用是根據檢測出來的電流分量產生相應的補償電流。

1 基于鑒相原理的各電流分量檢測方法
具有諧波及無功電流補償作用的有源濾波器，其諧波及無功電流檢測采用基于鑒相原理的檢測方法，其原理如下：
設單相電網瞬時電壓us為：

而電網瞬時非正弦電流is可以分解為：

其中：ip(t)為瞬時基波有功電流；iq(t)為瞬時基波無功電流；ih(t)為瞬時諧波電流。
將式(2)兩端乘以sinωt得：

式(3)實際上是由直流分量和交流分量組成，當采用低通濾波器并選取恰當的截止頻率，并將增益擴大一倍即得到基波有功電流的直流量Ipm，將之與sinωt相乘，就能得到瞬時基波有功電流ip(t)=Ipmsinωt。同理，將式(2)兩端同乘以cosωt就能得到直流量Iqm的一半，再將之擴大一倍與cosωt相乘得到瞬時基波無功電流：iq(t)=Iqmcosωt。