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有源电力滤波器的未来发展趋势

2017/12/20 18:41:11

 

近几年来,拥有高速运算速度和浮点计算能力的DSP在有源电力滤波器中的应用比较广泛,且将具有并行计算能力的高速FPGA引入有源电力滤波器系统将是一个发展趋势。

有源电力滤波器APF的基本思想在上世纪60年代就已经形成体系。在20世纪70年代初期,有源电力滤波日历的基本原理和电路结构基本确定,但受制于电力电子技术的发展未能实现。上世纪80年代以后,大中型全控型半导体器件日益成熟,脉宽调制技术不断发展,且基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测算法的提出,极大促进了有源电力滤波器拓扑结构和控制理论策略的发展。

有源电力滤波器在谐波检测算法和控制算法中,需要大量的数学运算。在早期的有源电力滤波器受制于控制器的运算速度,谐波电流检测算法、锁相技术(PLL)、中央控制器、PWM控制器均由硬件实现,被称为半模拟有源电力滤波器。全模拟有源电力滤波器谐波检测由硬件带通滤波器实现,采用硬件锁相,控制方式采用硬件PI调节器调节,PWM 发生装置也是由硬件系统实现,该系统受零漂影响极大,调试、维护复杂且难度高,功能单一。无法实现无功补偿等多种功能,使得全模拟有源电力滤波器没有大规模推广应用。随着电力电子技术的高速发展,微处理器技术不断发展, 以数字信号处理器DSP为代表的微处理器运算速度越来越快,出现了满足各种工业工况需求、性价比合适的微处理器。DSP的出现使得有源电力滤波器的谐波检测算法、直流母线能量平衡算法以及PLL环节也可以由软件编程来实现,电流控制器和载波模块仍可以由硬件来实现,因此极大的拓展了有源电力滤波器的功能,也降低了维护成本和难度。