现代电子变换器中三相有源滤波器的实验研究
2005-07-01 10:37:29
来源：《国际电子变压器》2005年7月刊
1前言
带直流环节的电力电子变换器，在现代可调控的电力驱动装置中获得了最广泛应用。从三相交流电网向电力驱动装置供电时，可利用能调控的所谓有源整流器或有源滤波器（Aφ）来取代非控制的整流器。这就开创了在电力拖动与电网之间双向交换电能的可能性。同时，在有源滤波器的交流侧可获得接近于1的功率因数，而在直流侧，根据无源（二极管）整流器空负载的比率，能得到提高的已稳定或已调节的直流电压。
国外及俄罗斯的学者们充分深入地研究了有源滤波器的理论并推向实用化。例如，德国西门子公司，成功研制了用于机床、带有源滤波器的成套电力驱动装置。
下面介绍，在成批《通用》系列变频器基础上，利用已知理论分析与研究所实现的三相有源滤波器的试验研究结果。
2实验研究结果
图1所示为用于矢量控制异步电动机的《通用37（5）-01》型变频器的电气操作接线图。图中实际已配备好有源滤波器，只需将逆变器接至三相电网，而不接到电动机定子上，同时也是接在高频扼流线圈和电容器的交流侧。当自动调节装置（CAP）的参数确定及调节器的综合作用下，电容器可以减小电网电感的影响，并改善交流电流的质量。逆变器接入电网时，为限制直流电路中电容器的充电电流，在逆变器的直流侧（也充许在交流侧），必须接入多个电阻器。
在与电网电压矢量速度同步旋转的X、Y轴上CAP的结构如图2所示。图中采用了以下表示符号：R1——反映能量变换时损耗的等值电阻；L1——各相扼流线圈的电感；Cd——直流环节的电容；ωэл——电网电压矢量的旋转频率；U1X、U1Y——两相系统中，X、Y轴上的电网电压；、——两相系统中X、Y轴上，Aφ在交流侧形成的电压；I1X、I1Y——两相系统中X、Y轴上，在交流侧电网与Aφ之间流过的电网电流；id——从Aφ向直流环节的浮充电容流过的电流；Ud——直流环节的电压；、——两相系统中X、Y轴上，Aφ在交流侧形成的电压、的整定值；、——两相系统中X、Y轴上，由控制系统形成电网电流I1X、I1Y的整定值；——直流环节要求的电压Ud的整定值。
为了获得三相坐标系中电压整定值的信号，必须籍助已知公式，将实际的电流和电压从三相固定坐标系向两相旋转坐标系变换。
利用矢量脉宽调制（PWM）方法，在有源滤波器交流测形成了各相的正弦电压。
为控制Aφ利用的设备硬件和研制的程序软件，允许着手进行试验研究。研究了两种可能的工况——在给定功
带直流环节的电力电子变换器，在现代可调控的电力驱动装置中获得了最广泛应用。从三相交流电网向电力驱动装置供电时，可利用能调控的所谓有源整流器或有源滤波器（Aφ）来取代非控制的整流器。这就开创了在电力拖动与电网之间双向交换电能的可能性。同时，在有源滤波器的交流侧可获得接近于1的功率因数，而在直流侧，根据无源（二极管）整流器空负载的比率，能得到提高的已稳定或已调节的直流电压。
国外及俄罗斯的学者们充分深入地研究了有源滤波器的理论并推向实用化。例如，德国西门子公司，成功研制了用于机床、带有源滤波器的成套电力驱动装置。
下面介绍，在成批《通用》系列变频器基础上，利用已知理论分析与研究所实现的三相有源滤波器的试验研究结果。
2实验研究结果
图1所示为用于矢量控制异步电动机的《通用37（5）-01》型变频器的电气操作接线图。图中实际已配备好有源滤波器，只需将逆变器接至三相电网，而不接到电动机定子上，同时也是接在高频扼流线圈和电容器的交流侧。当自动调节装置（CAP）的参数确定及调节器的综合作用下，电容器可以减小电网电感的影响，并改善交流电流的质量。逆变器接入电网时，为限制直流电路中电容器的充电电流，在逆变器的直流侧（也充许在交流侧），必须接入多个电阻器。
在与电网电压矢量速度同步旋转的X、Y轴上CAP的结构如图2所示。图中采用了以下表示符号：R1——反映能量变换时损耗的等值电阻；L1——各相扼流线圈的电感；Cd——直流环节的电容；ωэл——电网电压矢量的旋转频率；U1X、U1Y——两相系统中，X、Y轴上的电网电压；、——两相系统中X、Y轴上，Aφ在交流侧形成的电压；I1X、I1Y——两相系统中X、Y轴上，在交流侧电网与Aφ之间流过的电网电流；id——从Aφ向直流环节的浮充电容流过的电流；Ud——直流环节的电压；、——两相系统中X、Y轴上，Aφ在交流侧形成的电压、的整定值；、——两相系统中X、Y轴上，由控制系统形成电网电流I1X、I1Y的整定值；——直流环节要求的电压Ud的整定值。
为了获得三相坐标系中电压整定值的信号，必须籍助已知公式，将实际的电流和电压从三相固定坐标系向两相旋转坐标系变换。
利用矢量脉宽调制（PWM）方法，在有源滤波器交流测形成了各相的正弦电压。
为控制Aφ利用的设备硬件和研制的程序软件，允许着手进行试验研究。研究了两种可能的工况——在给定功
暂无评论