（安科瑞電氣股份有限公司 上海市 201801）

摘要：通過分析LCL的濾波數學模型建立三相三線制并聯有源電力濾波器仿真模型。對比有源電力濾波器不帶LCL濾波和帶LCL濾波對系統濾波效果的影響，仿真結果表明：三相三線制有源電力濾波器帶LCL濾波可以濾除有源電力濾波器中變流器所產生的高頻開關次諧波。

關鍵詞：三相三線制；APF；仿真模型；高頻；諧波；數學模型；LCL濾波；諧振點

中圖分類號：TM48 文獻標識碼：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

三相三線制有源電力濾波器（APF）可以對現代電力系統中的諧波進行補償，但是有源電力濾波器本身變流器采用的是PWM調制技術，采用PWM調制技術會產生高頻的開關次諧波，這些高次諧波會對一些設備產生很大的電磁干擾，影響設備的正常運行^[1-3]。有源電力濾波器對諧波電流進行補償時，需要及時跟蹤指令電流。當輸出電抗器感量選的很小時，雖然保證了電流的跟蹤效果卻造成電流的開關次紋波很大；APF的輸出電抗器的感量也不能夠太大，否則橋臂輸出電流會滯后指令電流，造成補償效果變差。由此可以看出在選取小感量電抗器保證電流跟蹤效果的同時需要在并網點加上LCL濾波環節來濾除開關次高頻紋波^[4]。

在有源濾波器并網時加上LCL濾波環節后參數選取會影響濾波效果，甚至造成系統諧振，因此需要先分析了解帶LCL的APF數學模型，找到諧振點以及合適的參數，從而保證濾波的效果最好。

2 三相三線制APF-LCL數學模型

三相三線制APF采用LCL并網接法結構圖如圖1所示^[5-6]。

2 APF-LCL數學模型的參數分析

根據參考文獻[7-8]中LCL參數的選取方法，并考慮到LCL電容值參數在APF不可控整流預充電過程中有較大的影響（例如APF啟動時限流電阻為51Ω，40uF電容時整流后直流側電壓穩定在473V，整流時直流側電容充電過程如圖4所示），在APF仿真模型中LCL參數分別取值為表1，分析改變電氣參數對系統性能的影響。

由圖7幅頻特性可以看出阻尼R的增大，抑制諧振的能力越強，阻尼R值大了之后會導致在高頻域內雖然較大程度上的抑制了諧振峰值，但是高頻域的濾波性能變差；阻尼R值過小會導致抑制諧振能力不夠。由相頻特性可以看出增大阻尼R值會導致相位角偏移的速度在頻率升高時較為緩慢。

3 APF-LCL仿真結果

建立三相三線APF仿真模型，諧波負載電流如圖8所示，為典型的非線性阻性負載諧波，THD含量為16.6%，主要包含5次、7次、11次、13次諧波。

圖9 未加LCL的APF補償后網側電流

可以看出10KHZ為200次諧波含量是比較高的，采用LCL后濾除效果如圖10所示，補償后的THD含量為0.95%，將200次（10KHZ）、400次（20KHZ）高頻開關次諧波給衰減了。

圖10 加LCL的APF補償后網側電流

4 結論

本文分析了在三相三線制APF中加上LCL并網濾波環節的數學模型以及諧振頻率，通過分析APF-LCL數學模型傳遞函數伯德圖，得出調整各個電氣參數對APF濾波效果有何種影響，在APF-LCL仿真模型中對比了有無LCL環節對濾波效果的影響。由此得出結論：在避免諧振的基礎上加上LCL環節對濾除APF系統中高次開關頻率的諧波有良好的效果。

文章來源：《建筑電氣》2014年第2期-增刊

作者簡介：

趙皋（1987-），安徽寧國人，碩士，研究方向為電力電子及諧波治理方向。