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(tǒng)的影響主要反映在功率因數(shù)、負序及高次諧波電流等方面。負序電流的問題已經(jīng)基本解決，而諧波和無功補償仍然是限制電鐵發(fā)展的兩大難題。
有源濾波器可用來對系統(tǒng)的諧波電流、無功電流進行綜合補償。本文根據(jù)電氣化鐵道的發(fā)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(fā)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(jù)檢測出來的電流分量產(chǎn)生相應(yīng)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(shè)單相電網(wǎng)瞬時電壓us為：

而電網(wǎng)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?shù)慕刂诡l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。