張鵬飛

摘要：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，非線性負(fù)荷的應(yīng)用引起的諧波電壓、諧波電流和電磁干擾電能質(zhì)量迅速惡化?；谶@一背景，本文針對配電網(wǎng)電能質(zhì)量諧波治理使用Matlab軟件進(jìn)行仿真分析。

關(guān)鍵詞：Matlab軟件；諧波治理；仿真模型

1 仿真模型的建立

根據(jù)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)方案，可以在Matlab中搭建其仿真模型，根據(jù)某工廠的諧波實測數(shù)據(jù)，在軟件中利用理想諧波源來模擬系統(tǒng)中的諧波情況，負(fù)載分為感應(yīng)負(fù)載與可變負(fù)載；有源電力濾波器采用并聯(lián)型結(jié)構(gòu)，其補償電流通過濾波電感以及耦合變壓器之后注入到電網(wǎng)。

為了模擬配電網(wǎng)中常見的沖擊性負(fù)荷，將低壓側(cè)接感性負(fù)載與可變負(fù)載，且為了方便在某一時刻投入負(fù)載，將斷路器與可變負(fù)載相連。本文在Matlab/sinmulink仿真平臺中搭建了一套工業(yè)配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)的仿真模并，如圖1所示：

鎖相環(huán)的主要目的是用于頻率和相位的控制，輸入到控制系統(tǒng)中，以保持輸出電流與電網(wǎng)電壓同相，在MATLAB中建立了鎖相環(huán)。

2 投入沖擊性負(fù)荷時無功補償效果

為了更好地模擬負(fù)載突變，本文設(shè)置了兩種不同類型的負(fù)載，分別為感應(yīng)負(fù)載和可變負(fù)載。采用這兩種負(fù)載模擬工業(yè)配電網(wǎng)中負(fù)荷狀況，并對該系統(tǒng)進(jìn)行綜合治理，驗證了不同負(fù)荷下的無功補償效果。

2.1 只投一組感性負(fù)載

系統(tǒng)仿真時間為0.1s，在0.04s時投入有源電力濾波器后的系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)電壓、電流、功率因數(shù)、無功及有功功率很明顯出現(xiàn)極短時間內(nèi)電流波形與電壓波形實現(xiàn)了同相位，功率因數(shù)基本為1?？梢缘弥I(yè)配電網(wǎng)高壓側(cè)的無功得到了很好的補償，功率因數(shù)由0.88達(dá)到了補償后的0.99以上。分析結(jié)果表明，有源電力濾波器對工業(yè)配電網(wǎng)中的無功功率具有良好的動態(tài)補償性能。

假設(shè)投入兩組負(fù)載時，在0.04s時刻投入有源電力濾波器的無功補償波形與電壓波形實現(xiàn)了同相位。類似于第一組負(fù)載下的補償結(jié)果，在第二組負(fù)載運行時，該配電網(wǎng)系統(tǒng)的無功功率也達(dá)到了良好的補償效果。表明本文給出的有源電力濾波器在不同負(fù)荷情況下都具有優(yōu)良的無功補償能力。

2.2 投入沖擊性負(fù)荷時

為了真實模擬配電網(wǎng)中沖擊性負(fù)荷的特點，在仿真模型中設(shè)置負(fù)載突變。設(shè)置0.04s時投入第一組負(fù)載，在0.12s時投入另一組負(fù)載，在投入負(fù)載時會有極短的暫態(tài)調(diào)節(jié)過程，調(diào)節(jié)過后電壓與電流的相位差基本為零，這就說明沖擊性負(fù)荷投入后系統(tǒng)在有源電力濾波器的作用下功率因數(shù)會很快得到改善。負(fù)載突變過程中A相的功率因數(shù)的變化圖。此功率因數(shù)只在投入負(fù)載時有小范圍的波動，在其它時刻功率因數(shù)都基本維持在0.99以上。仿真結(jié)果表明，本文提出的一種具有綜合治理功能的有源電力濾波器在負(fù)載突變的情況下同樣具有優(yōu)良的動態(tài)補償性能。

3 諧波治理效果

本文采用理想電流源來代替諧波電流，其流入網(wǎng)側(cè)的諧波電流分別為3、5、7、11次并且其電流幅值設(shè)置為相等。在有源電力濾波器投入前電網(wǎng)由于受到非線性電力電子設(shè)備的影響，其電流畸變率非常大；在投入有源電力濾波器之后，電網(wǎng)三相電流波形基本呈正弦分布。從治理前后的電流傅里葉分析圖得知，治理前網(wǎng)側(cè)電流諧波總畸變率為35.04%；治理后網(wǎng)側(cè)電流以上特征次諧波基本被消除了，總畸變率降到約為3.51%。

由Matlab軟件進(jìn)行仿真分析仿真得到的網(wǎng)側(cè)各相電流治理前后諧波畸變率，可以看出本文提出的具有綜合治理功能的有源電力濾波器對配電網(wǎng)的電能質(zhì)量具有良好的治理效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]李達(dá)義，孫玉鴻，熊博，等.一種并聯(lián)型有源電力濾波器的新型控制方法[J].電力系統(tǒng)自動化，2014， 38（15）：112117.

[2]周柯，王凱，劉路，等.一種改進(jìn)型并聯(lián)混合有源電力濾波器及其控制[J].中國電機工程學(xué)報，2012，32（30）：6772.

[3]羅安，章兢，付青.新型注入式并聯(lián)混合型有源電力濾波器[J].電工技術(shù)學(xué)報，2005， 20（2）：5155.