基于DSP的滯環(huán)跟蹤型有源電力濾波器數(shù)字控制系統(tǒng)

圖5中，V_cr是直流側(cè)電壓的給定值，V_cf是直流側(cè)電壓的反饋值，兩者之差經(jīng)PI調(diào)節(jié)后再經(jīng)過限幅處理，限幅是為了保證指令電流的范圍在APF容量之內(nèi)，限幅后得到調(diào)節(jié)信號(hào)Δi_d，它疊加到有功電流i_d上（圖4）。這使得有源電力濾波器的補(bǔ)償電流中包含一定的基波有功分量，使電網(wǎng)向有源電力濾波器的直流側(cè)補(bǔ)充能量，將直流側(cè)電壓V_c維持在給定值。當(dāng)V_cf比V_cr小時(shí)，經(jīng)PI調(diào)節(jié)器的作用，使得Δi_d為正，由圖4可知經(jīng)過運(yùn)算最終得到的指令電流中將含有正的有功電流分量，在這個(gè)指令電流的作用下，補(bǔ)償器的主電路在對(duì)諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，將從電網(wǎng)吸取相應(yīng)的有功功率，使得變流器的直流側(cè)電容電壓上升直至反饋電壓與給定值相同。反之，當(dāng)V_cf比V_cr大時(shí)，經(jīng)PI調(diào)節(jié)器的作用，使得Δi_d為負(fù)，經(jīng)過運(yùn)算最終得到的指令電流中將含有負(fù)的有功電流分量，在這個(gè)指令電流的作用下，補(bǔ)償器的主電路在對(duì)諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，將向電網(wǎng)釋放相應(yīng)的有功功率，使得變流器的直流側(cè)電容電壓下降直至反饋電壓與給定值相同。

上述算法由DSP完成，采用增量式PID算法控制,不但簡(jiǎn)化了硬件電路，并且使得參數(shù)變化靈活，達(dá)到了良好的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性。

6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從圖6及圖9中可以看出提取出的諧波中基波殘余成分很少，諧波成分很純，諧波提取達(dá)到了很高的準(zhǔn)確率。從補(bǔ)償效果圖7來看，數(shù)字法實(shí)現(xiàn)的諧波提取可以解決DSP有限字長(zhǎng)、速度和有源電力濾波器高速、實(shí)時(shí)性之間的矛盾，DSP數(shù)字控制系統(tǒng)能夠滿足有源電力濾波器要求，從而實(shí)現(xiàn)有源電力濾波器控制系統(tǒng)的數(shù)字化。在保證檢測(cè)和控制實(shí)時(shí)性的同時(shí)，可以提供較高的計(jì)算精度，而且調(diào)試方便，改變控制參數(shù)或控制方法容易，性能優(yōu)于傳統(tǒng)的采用模擬電路控制有源電力濾波器的方法。

圖6 補(bǔ)償前的a相電流i_la(THD=76％)及提取出的諧波i_ah

圖7 補(bǔ)償后的a相網(wǎng)側(cè)電流(THD=12％)

圖8 負(fù)載電流FFT分析

圖9 提取諧波的FFT分析