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)補充能量，將直流側(cè)電壓V_c維持在給定值。當V_cf比V_cr小時，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，在這個指令電流的作用下，補償器的主電路在對諧波電流進行補償?shù)耐瑫r，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V_cf比V_cr大時，經(jīng)PI調(diào)節(jié)器的作用，使得Δi_d為負，經(jīng)過運算最終得到的指令電流中將含有負的有功電流分量，在這個指令電流的作用下，補償器的主電路在對諧波電流進行補償?shù)耐瑫r，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,不但簡化了硬件電路，并且使得參數(shù)變化靈活，達到了良好的動態(tài)、靜態(tài)特性。

6 實驗結(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，諧波提取達到了很高的準確率。從補償效果圖7來看，數(shù)字法實現(xiàn)的諧波提取可以解決DSP有限字長、速度和有源電力濾波器高速、實時性之間的矛盾，DSP數(shù)字控制系統(tǒng)能夠滿足有源電力濾波器要求，從而實現(xiàn)有源電力濾波器控制系統(tǒng)的數(shù)字化。在保證檢測和控制實時性的同時，可以提供較高的計算精度，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 補償前的a相電流i_la(THD=76％)及提取出的諧波i_ah

圖7 補償后的a相網(wǎng)側(cè)電流(THD=12％)

圖8 負載電流FFT分析

圖9 提取諧波的FFT分析