文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
文章編號： 0258-7998(2013)06-0053-03
國家"十一五"重大科學(xué)工程——穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場實驗裝置(SHMFL)正在建設(shè)中，其中40 T混合磁體是最重要的裝置之一。混合磁體由29 T的內(nèi)水冷磁體和11 T的外超導(dǎo)磁體組成[1]。其中超導(dǎo)磁體的電源系統(tǒng)將采用可控硅整流技術(shù)方案[2]，這是一種典型的非線性負(fù)載，運(yùn)行時會帶來較大的無功沖擊及諧波污染，降低了系統(tǒng)交流側(cè)供電質(zhì)量，進(jìn)而影響到SHMFL實驗裝置的高精度穩(wěn)定運(yùn)行。
作為電力系統(tǒng)諧波治理的有效手段，有源電力濾波技術(shù)優(yōu)于傳統(tǒng)的無源濾波，可同時對超導(dǎo)磁體電源諧波和無功電流有選擇地動態(tài)跟蹤補(bǔ)償。結(jié)合基于FBD法的諧波電流檢測，提出采用空間矢量控制的并聯(lián)電壓型有源電力濾波器方案。
1 原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計
1.1 APF工作原理[3]
有源電力濾波器對負(fù)載電流iL進(jìn)行實時檢測，運(yùn)用諧波電流算法得出電流諧波及無功分量，APF控制功率發(fā)生電路產(chǎn)生補(bǔ)償電流iC，與需要被補(bǔ)償?shù)闹C波及無功電流抵消，實現(xiàn)網(wǎng)側(cè)電流諧波抑制及無功補(bǔ)償。從能量角度考慮，有源濾波器從電網(wǎng)側(cè)吸收功率，將其存儲在濾波器直流側(cè)儲能元件中，同時將儲能元件中的能量轉(zhuǎn)換為諧波補(bǔ)償形式投入電網(wǎng)。
1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計
超導(dǎo)磁體電源交流側(cè)有源電力濾波器系統(tǒng)主要由控制器和補(bǔ)償電流發(fā)生電路兩大部分組成[4]，如圖1所示。其中控制器由電信號采集調(diào)理、指令電流運(yùn)算以及電流跟蹤控制單元組成。補(bǔ)償電流發(fā)生電路由驅(qū)動電路和主電路兩部分構(gòu)成。對于主電路而言，可選擇的三相模塊化功率器件非常多，特別是智能功率模塊IPM的出現(xiàn)，讓有源濾波器主電路的設(shè)計越來越方便。同時數(shù)字控制技術(shù)的飛速發(fā)展也使得控制器控制的實現(xiàn)更加便利。
當(dāng)ur在其他扇區(qū)時情況類似。式(10)矢量展開，求解開關(guān)矢量作用時間，如式(11)所示。對于零矢量的選擇，通常采用七段式[8]，七段式中相鄰開關(guān)狀態(tài)只差一個開關(guān)動作，最大限度地降低了開關(guān)頻率，則對于18 kA超導(dǎo)磁體電源而言，可以明顯地減少APF的開關(guān)損耗。
該濾波器基于FBD諧波電流檢測，無需進(jìn)行復(fù)雜的矩陣變換就能有效快速地進(jìn)行諧波檢測。對APF功率
電路采用基于空間矢量的電壓控制，在保證諧波補(bǔ)償效果的前提下，能夠有效地降低功率器件的開關(guān)頻率。仿真實驗表明該APF能夠很好地濾除諧波電流分量，為穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場電源系統(tǒng)建設(shè)提供了一定的理論參考。
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