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諧波電流源

諧波電流源是指非線性阻抗引起電流波形畸變的供電系統設備或連接到系統的裝置。可編程諧波電流源是針對諧波和無功電流問題而設計的檢驗平台，應用十分廣泛。其產品已投入實際運行，具有良好的穩態精度和動態特性，其所用的電流跟蹤控制方法為靜止座標系下的電流跟蹤。為進一步提高輸出電流的跟蹤精度，設計的可編程諧波電流源所採用旋轉座標系下的電流分次控制是無靜差控制，能進一步提高輸出電流的穩態精度。

中文名: 諧波電流源
外文名: Harmonic current source
學科: 電力工程

領域: 能源
範圍: 電力系統
應用: 供電系統

諧波電流源簡介

隨着電能質量問題逐漸引起人們的關注，各種電能質量治理裝置被廣泛應用。為對電能質量問題中的諧波電流問題進行研究和治理，必然會涉及到檢驗一個電能質量分析理論的正確性、檢測一台電能質量治理裝置的補償效果、衡量一套電能質量治理裝置的有效性和對電能質量的敏感程度等問題。如何產生諧波電流以供理論研究和裝置檢驗，成為治理諧波電流過程中急需解決的問題。

可編程諧波電流源是針對諧波和無功電流問題而設計的檢驗平台，應用十分廣泛。其產品已投入實際運行，具有良好的穩態精度和動態特性，其所用的電流跟蹤控制方法為靜止座標系下的電流跟蹤。為進一步提高輸出電流的跟蹤精度，設計的可編程諧波電流源所採用旋轉座標系下的電流分次控制是無靜差控制，能進一步提高輸出電流的穩態精度^[1] 。

諧波電流源電路拓撲及工作原理

1.電路拓撲

可編程諧波電流源的主電路採用常用的三相電壓型PWM整流器結構，並聯連接在三相電網上，可編程諧波電流源運行時，需在穩定直流側電壓的同時，實現其交流側在受控功率因數或者指定電流輸出的控制。通過控制PWM整流器的三相交流輸出電壓，使輸出電壓和電網電壓在輸出電感兩端產生電壓差，控制該電壓差達到控制可編程諧波電流源輸出電流的目的。

2.工作原理

在裝置運行時，將穩定直流母線電壓所需的有功電流信號與可編程諧波電流源所需輸出的電流信號相加作為裝置的給定電流信號，裝置實際輸出的電流信號作為反饋電流信號，給定電流與反饋電流作差，其差值輸入PI調節器，PI結果經三角波比較電路生成PWM 驅動脈衝，驅動變流器的IGBT工作，達到使反饋電流跟蹤給定電流的目的。

可編程諧波電流源可輸出相位、幅值均可調的5，7，11，13 等次諧波電流以及幅值可調的無功基波電流，可單獨輸出某一次電流，亦可是諧波與諧波、諧波與無功的任意組合^[1] 。

諧波電流源常見的電流跟蹤控制方法

在對三相PWM整流器的控制方法中，比較常見的輸出電流跟蹤方法為三相靜止座標系下電流控制和旋轉座標下電流控制，而前者是最常用的控制方法。

1.三相靜止座標系下電流跟蹤控制

三相靜止座標系下電流跟蹤控制：其電流內環的電流給定和反饋均為a，b，c 靜止座標系下的交變信號，分別將a，b，c三相電流的給定值與反饋值作差，差值分別輸入PI調節器進行控制。

採用該電流跟蹤方法，其輸入、輸出信號中包含了電流的全頻帶信息，故採用靜止座標系下的電流控制只需作一次a，b，c三相下的PI控制即可控制全頻帶的電流，運算量小。採用靜止座標系下電流控制時，PI調節器的輸入為交變信號，I參數的存在使系統穩定性較差，PI參數設計較複雜，一般只使用P調節器控制信號，系統為有靜差系統。

2.旋轉座標系下電流跟蹤控制

旋轉座標系下電流跟蹤控制：旋轉座標系下的輸出電流控制方法基於瞬時無功功率理論，該方法的3s/2r，2r/3s變換隻針對固定的頻率，可以實現諧波的分次解耦控制。要達到較好的控制效果，就必須控制儘可能多頻率的諧波，所以需在不同頻率下重複的電流跟蹤控制。該方法要進行多次座標變換，運算量較大，但PI參數設計較簡單，且PI調節器的輸入信號是直流量，系統穩態時能實現無靜差控制。

與三相靜止座標系下電流跟蹤方法相比，旋轉座標系下電流跟蹤控制具有更高的精度，為實現更高品質的可編程諧波電流源，設計了基於旋轉座標系的電流分次控制的可編程諧波電流源^[1] 。