延時對有源濾波器補償性能的影響分析
在一定的假設條件下,電網含有單次或多次諧波時,延時對有源濾波器補償性能的影響。當其中的某些假設條件不成立時,如電網電壓發生了畸變,考慮系統阻抗不為零的情況,理論分析延時對有源電力濾波器補償性能的影響將變得極其復雜,很難用簡單明了的數學表達式來說明。但是,上述在假設條件下的理論分析結果具有一定的指導性,可以以它作為理論依托,來分析復雜電網情況下延時對有源濾波器補償性能的影響。
前述的分析討論均是在假設系統處于穩態運行狀態的條件下進行的,即電網和負載沒有發生動態變化的情況。當系統發生動態變化時,延時對有源電力濾波器補償性能的影響將更加嚴重。
系統發生動態變化的情況,可分為三種:
(1)系統從一種穩態突變到另一種穩態的情況,如負載電流有效值從50A突然變化到100A,負載突然通電或斷電等。
(2)系統的變化很緩慢,如負載電流有效值從50A緩慢變化到100A的情況(變化過程不小于一個電網周期),或電網頻率存在脈動的情況(如飛機電源系統)等。
(3)系統在某種穩態過程中發生了突變,但持續時間很短,突變消失后,系統又重新回到原來的穩定運行狀態,如負載突然斷電又通電的情況。
對于第三種情況,往往是不可預測的,而且由于持續時間很短(在微秒級),其影響不大,設計有源濾波器時,可不包括在考慮范圍內。對于前兩種情況,有源電力濾波器的補償性能主要決定于其動態跟蹤能力,當有源電力濾波器能快速地跟蹤系統的動態變化時,其補償性能也越好。然而延時是制約其動態跟蹤能力的主要因素之一,延時越大,其動態跟蹤能力越差,相應地其動態補償性能就越差。
提高系統的采樣頻率,縮短控制信號的更新周期,可以有效地減小離散控制系統的控制誤差,但是,由于數字化控制器進行信號處理需要一定的時間周期,不可能任意地提高采樣頻率,而且提高采樣頻率的代價是增加微處理器的計算任務,進一步延長控制器信號處理所需時間,并將占用微處理器更多的存儲空間。因此,提高系統的采樣頻率并不是一個根本的解決辦法。
解決數字化控制器的延時有兩種措施,一是采用快速微處理器,二是采用信號預測方法。第一種方法只能緩解數字化控制器引起的延時,并不能有效地減小延時對有源電力濾波器補償性能的影響,因此不是理想的解決措施。信號預測方法是從信息處理方面解決延時問題,它有較強的處理復雜的非線性、時變性和不確定性工業過程控制的能力,可完全由軟件實現,不需增加任何硬件,因而是一種較經濟的解決措施。但是,采用信號預測方法的前提是信號具有可預測性。對于大多數負載(如整流器、電機、計算機等電氣設備),電流變化緩慢(相對于電網基波周期),并呈現出周期性,從本工頻周期的電流波形大致可以預測下一工頻周期的電流波形,從當前采樣周期的電流數據可以預測下一個采樣點的電流數據,此類負載稱為可預測性負載,可采用信號預測法估計將來時刻的電流數據,即使這類負載發生瞬態變化,只要瞬態變化的持續時間足夠短(相對于電網基波周期來說),且兩個瞬態變化之間的時間間隔足夠長,也認為它是可預測的,否則認為它是不可預測的。
不過,工業現場也存在這樣的負載,工作電流波形很雜亂,沒有任何規律性,從當前周期的電流波形很難預測下一個周期的波形,從一個周期的歷史數據也很難預測下一個采樣時刻的數據,這類負載稱為不可預測性負載,包括電弧爐、電焊等。
考慮到大多數電力負荷屬于可預測性負荷,而且,電力系統主要的諧波污染源——各種變流裝置也屬于可預測性負載,因此,可選擇使用信號預測方法來研究解決諧波或無功補償裝置數字化控制器延時的問題。
【上一個】 我國目前解決諧波污染問題是重要目標 | 【下一個】 電能質量,不可忽視的諧波污染 |