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新型混合有源滤波器在盾构机上的应用

2021-03-30

随着盾构广泛的应用,对盾构自动化要求越来越高,大量传感器和控制单元等电力电子设备应用在盾构机上,非线性负载导致大量谐波进入盾构电网,电压和电流产生畸变,影响盾构电气设备的寿命和控制单元的通讯。简单的无源滤波已经不能满足盾构对电网的需求,有源滤波在盾构设备的应用已经成为现在研究的热点。有源滤波技术应用广泛,但成本问题成为限制它发展的重要因素。混合有源滤波器结合了有源滤波器和无源滤波器的优点,减少了有源滤波器的容量,降低了滤波器的成本。混合有源滤波器的拓扑结构有很多,串联型有源滤波器(APF)与并联无源滤波器(PF)组成的混合有源滤波器(HAPF)[1],在消除谐波电流的同时会产生一定量的谐波电压从而“污染”盾构电网;APF与PF串联的混合有源滤波器[2-3],只能滤除特定次数的谐波,所以无法在复杂环境中应用。针对盾构机电网的实际需要,提出一种新型混合有源滤波器的拓扑结构,对盾构机电网谐波进行有效治理。1新型混合有源滤波器的拓扑结构新型混合有源滤波器拓扑结构如图1所示,其特点:(1)PF部分首先对电网谐波进行滤除,剩余的高次谐波由APF进行滤除,PWM的容量得到了减少,降低了成本。(2)针对以前的拓扑结构会让基波进入APF从而增加APF的容量,导致成本增加的缺点,设计了C1和L1构成基波谐振电路,阻止基波流入APF,进一步降低成本。图1 HAPF拓扑结构2新型混合有源滤波器的拓扑结构的建模新型有源滤波器的等效电路如图2所示,iaf、ish、icf、idh、ilh、ieh分别为电网支路、注入电容支路、并联无源支路、负载支路、基波串联谐振支路在谐波域时的电流,Zsh、Zcf、Zdh、Zeh分别为电网支路、注入电容支路、并联无源支路、基波串联谐振支路在谐波域时的阻抗。

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