（安科瑞电气股份有限公司 上海市 201801）
摘要：通过分析LCL的滤波数学模型建立三相三线制并联有源电力滤波器仿真模型。对比有源电力滤波器不带LCL滤波和带LCL滤波对系统滤波效果的影响，仿真结果表明：三相三线制有源电力滤波器带LCL滤波可以滤除有源电力滤波器中变流器所产生的高频开关次谐波。
关键词：三相三线制；APF；仿真模型；高频；谐波；数学模型；LCL滤波；谐振点
中图分类号：TM48 文献标识码：A
The LCL parameter’s researching in arctive power filter of three-phase three-wire system simulation
JI Xiao-chun,LIU Jian-chun,ZHAO Gao,LI Wei-jiang
(Acrel Electrical co. LTD, Shanghai 201801, China)
Abstract：Three-phase three-wire active power filter (APF) can compensate power system harmonics,when APF compensating the harmonic,the APF's inverter also has switching frequency of the highder harmonics,by analyzing LCL filter mathematical model can build a three-phase three-wire system active power filter system simulation model.We can compare the active power filter without LCL with LCL，what effect can they have,the simulation results show that three-phase three-wire APF with LCL filter can filter out the converter of APF's high-frequency switching harmonics.
Keywords：three-phase three-wire system;APF;simulation-model; high-frequency;
harmonic
1 引 言
三相三线制有源电力滤波器（APF）可以对现代电力系统中的谐波进行补偿，但是有源电力滤波器本身变流器采用的是PWM调制技术，采用PWM调制技术会产生高频的开关次谐波，这些高次谐波会对一些设备产生很大的电磁干扰，影响设备的正常运行[1-3]。有源电力滤波器对谐波电流进行补偿时，需要及时跟踪指令电流。当输出电抗器感量选的很小时，虽然保证了电流的跟踪效果却造成电流的开关次纹波很大；APF的输出电抗器的感量也不能够太大，否则桥臂输出电流会滞后指令电流，造成补偿效果变差。由此可以看出在选取小感量电抗器保证电流跟踪效果的同时需要在并网点加上LCL滤波环节来滤除开关次高频纹波[4]。
在有源滤波器并网时加上LCL滤波环节后参数选取会影响滤波效果，甚至造成系统谐振，因此需要先分析了解带LCL的APF数学模型，找到谐振点以及合适的参数，从而保证滤波的效果最好。
2 三相三线制APF-LCL数学模型
三相三线制APF采用LCL并网接法结构图如图1所示[5-6]。
2 APF-LCL数学模型的参数分析
根据参考文献[7-8]中LCL参数的选取方法，并考虑到LCL电容值参数在APF不可控整流预充电过程中有较大的影响（例如APF启动时限流电阻为51Ω，40uF电容时整流后直流侧电压稳定在473V，整流时直流侧电容充电过程如图4所示），在APF仿真模型中LCL参数分别取值为表1，分析改变电气参数对系统性能的影响。
由图7幅频特性可以看出阻尼R的增大，抑制谐振的能力越强，阻尼R值大了之后会导致在高频域内虽然较大程度上的抑制了谐振峰值，但是高频域的滤波性能变差；阻尼R值过小会导致抑制谐振能力不够。由相频特性可以看出增大阻尼R值会导致相位角偏移的速度在频率升高时较为缓慢。
3 APF-LCL仿真结果
建立三相三线APF仿真模型，谐波负载电流如图8所示，为典型的非线性阻性负载谐波，THD含量为16.6%，主要包含5次、7次、11次、13次谐波。
图9 未加LCL的APF补偿后网侧电流
可以看出10KHZ为200次谐波含量是比较高的，采用LCL后滤除效果如图10所示，补偿后的THD含量为0.95%，将200次（10KHZ）、400次（20KHZ）高频开关次谐波给衰减了。
图10 加LCL的APF补偿后网侧电流
4 结论
本文分析了在三相三线制APF中加上LCL并网滤波环节的数学模型以及谐振频率，通过分析APF-LCL数学模型传递函数伯德图，得出调整各个电气参数对APF滤波效果有何种影响，在APF-LCL仿真模型中对比了有无LCL环节对滤波效果的影响。由此得出结论：在避免谐振的基础上加上LCL环节对滤除APF系统中高次开关频率的谐波有良好的效果。
文章来源：《建筑电气》2014年第2期-增刊
作者简介：
赵皋（1987-），安徽宁国人，硕士，研究方向为电力电子及谐波治理方向。