引言

并联电容补偿装置由于成本低、损耗小等优点，常用于补偿系统的无功功率，从而提高系统的功率因数。然而，仅仅依靠并联电容补偿装置无法补偿电力系统的谐波，SAPF和并联电容补偿装置同时并联运行是不可避免的。在弱电网条件下，当两者共同接入电网时，SPAF和并联电容补偿装置与电网阻抗相互作用，产生谐振，挑战系统的正常运行。

1、SAPF的工作原理

电网由理想的电压源Ug和电网电感Lg组成，电网电流为Ig。SAPF输出的补偿电流为IAPF，滤波电感为L，其电压为UDC。非线性负载为三相不可控整流器，DC侧为阻力负载R，交流侧负载电感为LL，负载电流为IL。SAPF的基本工作原理如下：通过检测算法提取负载检测电流中的谐波电流成分，作为指令值输入SAPF，输出与负载谐波电流相反的补偿电流注入电网的公共耦合点，实现谐波电流的有效、准确的处理。由于SAPF一般采用脉冲宽度调制技术，因此需要将L滤波器串联到SAPF输出端，以抑制输出开关的次纹波。

2、相关控制、保护策略及SVG-APF故障退出原因分析

1）当两组SVG-APF一主一备，两组SVG-APF均可使用时，主机运行在恒无功控制模式，备机运行在恒无功控制模式或谐波补偿模式（可通过控制字投退），恒无功功率值由直流站控制。文献[15]详细介绍了SVG-APF控制模式，包括恒无功控制模式、谐波补偿模式、恒电压控制模式、临时快速无功补偿控制模式（以下简称“临时模式”）和两种SVG-APF之间的投退控制策略。除了在调试后期为SVG-APF的临时模式增加了一些新功能外，本文不再重复。2）SVG-APF暂态模式原理高压暂态模式:当SVG-APF降压变化的500kV侧母线电压的任何相幅突变到317.6kV以上时，SVG-APF三相进入高压暂态模式(三相分相控制)。控制目标是母线电压为545kV±2.5kV范围。母线三相电压幅值均低于310.6kV，在持续10秒后退出暂态模式，恢复到稳态恒无功控制模式。在SVGAPF进入稳态模式之前，即使母线三相电压幅值均低于288.7kV，也继续保持高压暂态模式。低压暂态模式：当SVG-APF降压变化的500kV侧母线电压任一相幅值降至28.7kV以下时，SVG-APF三相进入低压暂态模式（三相分相控制）。控制目标是母线电压为505kV±2.5kV范围。母线三相电压幅值均高于295.6kV，10s后退出暂态模式，恢复到稳态恒无功控制模式。在SVGAPF进入稳态模式之前，即使母线三相电压幅值均高于317.6kV，也继续保持低压暂态模式。

3、谐振抑制策略

在工程实践中，当弱电网接入时，SAPF与电容补偿装置并联使用时，无论电容补偿装置的位置如何，电网强度的变化都会诱发共振，使系统无法稳定工作。在实际工程中，并联电容补偿装置接入电网的位置不确定。因此，抑制共振现象是非常必要的。对于系统中的共振现象，为了避免引入实际电阻而造成系统损耗，通常采用虚拟阻抗来实现共振抑制。

3.1并联APF的构成与原理

并联APF由四部分组成：指令操作电路、驱动电路、电流跟踪控制电路和主电路，如图所示！文档中没有指定风格的文本。如中所示。指令操作电路的作用是实时监测系统中的谐波分量，然后获得补偿电流；电流跟踪控制电路将系统的实际补偿电流与指令电流进行比较，得到开关设备的通断信号，控制驱动电路的输出电压，保证有源滤波器补偿的高效性和实时性。本文中，推进系统中存在非线性负载，导致电网电流中含有大量谐波分量，电流谐波传输到400V电网侧。APF的目标是使用日常负载的电压波形和电流波形接近正弦波，因此需要补偿和促进系统的谐波电流。APF检测到的谐波分量反极性产生补偿电流的指令信号，然后主电路产生补偿电流，与非线性负载的谐波电流相抵消，最终获得理想的电网电压和电流，从而获得预期的日常负载电压。

3.2并联APF主电路参数设计

APF主电路参数设计包括电力电子设备的选择、DC侧电压的选择和交流侧电感的选择。在本文设计的APF中，DC侧电压应大于APF与供电系统连接点相电压峰值的三倍。在实际系统应用中，采用开关速度快的电力电子设备，使并联APF的补偿电流能够快速跟踪指令电流。同时，电力电子设备的电压和电流等级需要根据并联APF的容量进行选择。根据并联APF的工作原理，在交流侧和DC侧电压稳定的前提下，跟踪电流的波形主要取决于设备的开关频率和交流侧进线电抗器的大小。对于开关频率，低开关频率会增加跟踪电流的纹波成分，但高频会增加开关损耗。因此，应根据实际情况选择合适的开关频率。

3.3SVG-APF故障退出事件优化方案

在特定工况下（广东侧系统运行电压高），由于SVG-APF暂态退出参数设置不合理，投入第一组无源滤波器后，两组SVG-APF相继进入，长期处于高压暂态模式。由于SVGAPF暂态模式采用三相分相控制策略，控制系统三相母线电压采样存在偏差，导致高压暂态模式三相输出不一致。因此，降压变35kV侧一直存在零序分量，满足降压变零序方向的过电流保护动作条件，保护装置动作出口跳闸，使两组SVG-APF相继退出运行。由于变压器中压侧零序电流保护的固定值，应考虑故障的灵敏度、与其他保护时间的配合和设备耐受性，本次事件的优化方案主要从以下两个方面进行。一方面是优化SVG-APF进入、暂态控制策略参数：①任意相电压高于317.6.kV，设备进入暂态，三相相电压均低于312.9kV退出暂态；②任意相电压低于282.9kV，三相相电压均高于294.5kV退出暂态；③高低压暂态控制目标均修改为525kV的母线电压±2.5kV范围。另一方面，优化SVGAPF暂态控制过程的策略参数。进入暂态后，设备采用三相分相恒压控制模式，1.5s后自动切换为三相恒压控制，三相输出电流一致，降低零序电流输出。

3.4补偿性能比较

有源滤波器和并联电容补偿装置共同运行产生的谐振将严重影响设备的正常运行。对于有源滤波器，谐振现象将恶化设备的补偿效果。在三种工况下，有源滤波器的补偿性能：没有并联电容补偿装置，没有并联电容补偿装置，没有抑制策略，没有并联电容补偿装置。当并联电容未连接时，有源滤波器具有优越的补偿性能，可以很好地补偿系统中的各种谐波。当并联电容补偿装置连接时，系统产生谐振，有源滤波器对7次以上的谐波没有补偿效果。有源过滤器

结束语

考虑到弱电网的情况，根据负载电流检测位置的不同，分析了SAPF与并联电容补偿装置共同运行时可能出现的谐振问题，得出以下结论：1）在弱电网条件下，SAPF与并联电容补偿装置共同运行时会发生谐振。随着电网强度的降低，谐振频率从高频段移动到低频段。2）针对弱电网下SAPF与并联电容补偿装置连接后系统产生的谐振问题，提出了引入虚拟阻抗的谐振抑制策略。3）提到的谐振抑制策略不仅能很好地抑制SAPF与并联电容补偿装置共同运行产生的谐振，而且能优化SAPF的补偿性能。