Delta逆变器在电力有源滤波器中的应用研究

　　0 引言

　　电力电子技术是未来科学技术发展的重要支柱之一，但是，电力电子技术给人类带来方便、高效和巨大利益的同时，它的谐波、非线性、冲击性和不平衡用电的特性也将给市电电网的供电质量带来严重的污染。并对市电电网注人大量的谐波和无功功率。此外，随着以计算机为代表的大量敏感设备的广泛应用，对市电电网的要求越来越高，对其中的谐波含量以及用电设备的功率因数都提出了更加严格的限制。

　　传统的谐波抑制法和无功功率补偿法采用的是无源滤波补偿法，即用电容和电感构成无源滤波器，与需要补偿的非线性负载并联，为谐波提供一个低阻抗通道的同时，也提供负载所需的无功功率。无源滤波补偿法的优点是简单、方便、可靠，但它也存在如下的缺点：

　　·只能抑制固定的几次谐波，并对某次谐波在一定条件下可能会产生谐振，且使谐波放大;·只能补偿固定的无功功率，对于变化的无功负载，不能进行精确的补偿;·滤波特性受系统参数影响较大，并且滤波特性有时很难与调压要求相协调;·体积较大，重量较重。

　　针对上述缺点，1976年，L.Gyugi提出了用PWM逆变器构成"电力有源滤波器"。20世纪80年代后期，由于电力电子器件及技术的发展，有源滤波技术也逐渐走向成熟，并得到了广泛应用。有源滤波比无源滤波具有如下优点：

　　·具有高度可控制性和快速响应性;

　　·能跟踪补偿各次谐波;

　　·能自动产生所需的无功功率，甚至是变化的无功功率;

　　·特性不受系统参数影响;

　　·不会与电路产生谐振，无谐波放大危险;

　　·体积较小，重量较轻。

　　由于上述优点，有源滤波技术已成为谐波抑制和无功补偿的重要方法。它将给电力工业带来巨大的经济效益和社会效益。

　　1 有源滤波器的构成与基本工作原理

　　图1所示为最基本的有源滤波器的构成与基本工作原理。图中，e表示交流电源，负载为感性和非线性负载，因此负载需要无功功率，并相当于一个谐波源。有源滤波器由两大部分组成，即谐波和无功电流检测电路及产生补偿电流的Delta逆变器。前者的作用是检测出负载电流中的谐波和无功电流等分量，后者的作用是根据检测出来的谐波和无功电流等产生补偿电流。

图1 并联式有源滤波器的原理框图。

　　图1所示有源滤波器的工作原理是：谐波和无功电流检测电路将负载电流iL中的谐波电流iLH和无功电流iLq分离出来，然后把它们反相并产生出补偿电流ic的调制波信号，亦即指令信号ic*=iLh+iLq。ic使PWM控制电路产生出触发脉冲，使Delta逆变器产生出补偿电流ic，ic要跟踪ic*，由于ic≈ic*，所以：