电力电子 复习 研究生 试题.docx

1、一个220KV变电站，其电网的5次、7次，11次谐波电流超标，试设计一个

混合型有源滤波器，说明其原理，并给出有源部分的控制方案。

答案：

由于5次、7次、11次谐波电流超过国标，因此设计如下混合型有源滤波器：无源部分包括5次和7次单调谐支路，还有注入支路。

有源部分包括上下位机，二极管整流桥和整流变压器，IGBT构成的逆变桥，输出滤波器和耦合变压器构成。

注入式混合型有源滤波器的原理图如下：

滤波原理：

无源支路5次和7次用于滤除部分电网5次和7次谐波电流。

APF产生与电网谐波电流相位相反的电流，通过注入支路注入到电网以抵消电网谐波电流，从而达到滤除谐波的效果。

有源部分的控制方案：

采用上位机和下位机方式对APF进行控制。上位机采用工业控制计算机，下位机采用DSP，上位机通过AD采样采集电网谐波电流值，通过分析控制后输送到下位机DSP，DSP发出PWM波给逆变器的IGBT的触发板。进而控制IGBT触发输出所需要的谐波电流注入到电网滤除谐波电流。

供电和传输线非线性负载

逆变器C5C7

l

lll一丁一无源滤波器

L1L5L7

L1

C1

C1耦合变压器

主电路

控制电路

PWM控制

工业控制计算机

谐波检测

谐波分析

1.实时数据显示

2.历史数据显示

3.统计数据显示

4.系统设定

5.参数整定

6.帮助

混合型有源滤波器原理图控制电路框图

以降低装置有源部分基波分压，减少有源部分容量为目的的并联混合型有源滤波器，由于有效克服了开关器件容量和成本等方面的限制，能够很好地满足高压大功率系统谐波治理和无功补偿的要求，同时兼顾了无源滤波器和有源滤波器两者的长处，具有较高的性价比，正日益成为目前工程应用中主要采用的形式。该类混合型有源滤波器主要有以下三种典型的拓扑结构：

①有源电力滤波器通过耦合变压器与无源滤波器串联之后再并联接入电网[50]（ShuntHybridActivePowerFilter），本文中简称SHAPF，如图2.1所示。

图2.1SHAPF结构示意图

①谐振阻抗型混合有源滤波器[41]（ResonantImpedanceTypeHybridActiveFilter），本文中简称RITHAF，如图2.2所示。此类HAPF以多组单调谐滤波器和一组二阶高通滤波器组成的无源滤波器PF作为其无源部分，有源部分通过耦合变压器与基波串联谐振电路并联，再与无源部分串联之后并联接入电网。

图2.2RITHAF结构示意图

①单独串联谐振注入式有源电力滤波器[51](ActivePowerFilterwithSingleInjectionCircuit)，本文中简称APFSIC，如图2.3所示。此类结构中注入支路下面的电容C21和电感L1构成基波谐振电路，上面的注入电容C22通过合理取值，在进行一定容量无功补偿的同时还可确保有源滤波器输出的补偿谐波绝大部分都能够注入到电网。

图2.3APFSIC结构示意图

1、试采用IGBT模块和DSP等设计一台100kVar配电静止无功发生器（DSTACOM），给出其硬件结构（含主电路，检测电路和控制电路）和软件模块的基本构成，并描述系统的工作原理。（25分）

答：

工业控制计算机直流侧电容

工业控制计算机

IGBT主电路连接电抗系统

IGBT主电路

连接电抗

器

驱动电路控制及触发脉冲形成补偿电流检测DSP系统

驱动电路

控制及触发脉冲形成

补偿电流检测

DSP系统

UpccUCil

Upcc

UC

信号调理电路

工作原理: