補(bǔ)償電鐵諧波及無(wú)功電流的有源濾波器的研究

0 引 言
電鐵牽引負(fù)荷對(duì)電力系統(tǒng)的影響主要反映在功率因數(shù)、負(fù)序及高次諧波電流等方面。負(fù)序電流的問題已經(jīng)基本解決，而諧波和無(wú)功補(bǔ)償仍然是限制電鐵發(fā)展的兩大難題。
有源濾波器可用來(lái)對(duì)系統(tǒng)的諧波電流、無(wú)功電流進(jìn)行綜合補(bǔ)償。本文根據(jù)電氣化鐵道的發(fā)展水平研究了用于補(bǔ)償諧波及無(wú)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(wú)功電流檢測(cè)電路及補(bǔ)償電流發(fā)生電路。前者的作用是檢測(cè)出負(fù)載電流中的諧波及無(wú)功電流分量；后者的作用是根據(jù)檢測(cè)出來(lái)的電流分量產(chǎn)生相應(yīng)的補(bǔ)償電流。

1 基于鑒相原理的各電流分量檢測(cè)方法
具有諧波及無(wú)功電流補(bǔ)償作用的有源濾波器，其諧波及無(wú)功電流檢測(cè)采用基于鑒相原理的檢測(cè)方法，其原理如下：
設(shè)單相電網(wǎng)瞬時(shí)電壓us為：

而電網(wǎng)瞬時(shí)非正弦電流is可以分解為：

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

式(3)實(shí)際上是由直流分量和交流分量組成，當(dāng)采用低通濾波器并選取恰當(dāng)?shù)慕刂诡l率，并將增益擴(kuò)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(shí)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?dāng)U大一倍與cosωt相乘得到瞬時(shí)基波無(wú)功電流：iq(t)=Iqmcosωt。