[发明专利]有源电力滤波器中电抗器电感量的测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种有源电力滤波器中电抗器电感量的测量装置及方法。

背景技术

有源电力滤波器(APF，Active Power Filter)是一种能够动态抑制谐波和进行无功补偿的电力电子装置。

参见图1a，该图为现有技术中的APF的原理图。

其中，APF相当于一个可控电流源，与电网并联。

其中，U_dc为直流电源，APF通过检测电网负载的谐波电流，产生与负载的谐波电流大小相等，方向相反的电流注入电网，从而实现电网侧的电流为正弦波。具体为通过控制图1a中Q1和Q2的开关状态，使APF向电网注入电流。控制Q1和Q2的开关状态的PWM脉冲信号根据检测的负载的谐波电流来决定。

APF中经常还会设计一条LC串联谐振支路来专门滤除开关频率的电流，参见图1b，该图为现有技术中APF的另一个原理图。

第三电感L3和电容C组成串联谐振支路。例如，APF的开关频率为10kHz，即设L3和C的谐振频率为10kHz，来吸收APF产生的开关频率的电流。如果L3和C误差较大，则会偏离谐振频率，没有吸收作用将导致APF向电网发射过量的高频谐波电流。

图1a和图1b的等效工作原理图如图2所示。

电抗器L为图1a中的L1和L2串联，L左端为电网的正弦波电压，右端为PWM脉冲信号。由公式(1)通过控制PWM脉冲信号的电压即可实现电抗器电流的实时可控。

iL=1LL∫(uPWM-us)dt---(1)]]>

其中，u_PWM为PWM脉冲信号的电压；u_s为电网电压；L_L为电抗器L的电感量。

APF补偿谐波为2-50次，即电抗器输出电流为50Hz-2500Hz，并且APF开关频率为10kHz左右，即电抗器在10kHz还需要保持足够的电感量来抑制高频电流，所以APF中的电抗器工作频带很宽，需要50Hz-10000Hz，并且电流在高频叠加了较大的直流成分。

因此，为了保证APF控制系统的稳定，需要电抗器在50Hz-10000Hz的工作频率范围内保持电感量在设计范围内，并且在有直流叠加电流的情况下在10000Hz仍要保持足够的电感量。

但是，电抗器的电感量只能在一定范围内保持线性，因为直流磁场强度、频率、电流幅值(磁通密度)的变化均会使电抗器的电感性发生改变。因此，测量APF中电抗器的电感量对于本领域有重要意义。

目前，电抗器的电感量的测量主要是工频伏安法。

图3为现有技术中利用工频伏安法测量电抗器电感量的原理图。

固定频率为电网频率50Hz，通过逐渐增大电流，可以测得几个点的电压值和电流值；调压器可以调节需要的电压，电压值通过电压表V获得，电流值通过电流表A获得；通过公式(2)可以得到电感量随电流变化的曲线。

ZL=UI=ωL=2πfl---(2)]]>