基于DSP的并聯(lián)電力有源濾波器的仿真研究

圖5補(bǔ)償后電源電流波形及頻譜分析

圖6大電流情況下電源電流波形及頻譜分析

注：圖5中的頻譜分析中2000Hz以上部分有小的突起，這些部分可以很容易地用并接小電容的方法濾除，由于SIMULINK未能仿真出這一效果，故有待使用試驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證。

持續(xù)為負(fù)載提供能量，或?qū)⒊掷m(xù)被電源充電；這將會(huì)導(dǎo)致逆變器直流側(cè)的電壓不穩(wěn)；由于不論數(shù)字式濾波或模擬式濾波都有的滯后性，這種情況難以避免，當(dāng)然在實(shí)際系統(tǒng)中，將會(huì)由電容電壓控制部分進(jìn)行調(diào)節(jié)，以補(bǔ)償電容能量的波動(dòng)，因而實(shí)際的運(yùn)行效果不會(huì)這么惡劣。實(shí)際系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的PI控制法需要人工通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)調(diào)整，如何簡(jiǎn)化整定方法或采取其它策略獲取較好的特性還有許多工作可做。

基于諧波電流預(yù)測(cè)控制法進(jìn)行指令電流分離和預(yù)測(cè)的推算方法和有關(guān)公式請(qǐng)參閱該文獻(xiàn)[3]，這里僅列出部分仿真結(jié)果如圖4及圖5所示。

圖4和圖5中的仿真條件見(jiàn)表1。

表1圖4和圖5的仿真條件

(1)在負(fù)載電流較大的情況下(減小負(fù)載阻抗)，APF的補(bǔ)償效果明顯改善，如圖6所示，圖中的頻譜分析方法同上：THD=198％

其中原因可能是因?yàn)橄嗤淮吻闆r下固定的開(kāi)關(guān)頻率對(duì)應(yīng)的調(diào)制引起的高頻諧波電流基本相近，尚需進(jìn)行具體的分析。

(2)補(bǔ)償電感確定時(shí)，諧波電流抑制的效果與電容電壓的關(guān)系為：(電容電壓值以滿(mǎn)足符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)償效果為合適值)

S電容電壓低于合適值(欠補(bǔ)償狀態(tài))諧波較大，主要為低頻畸變。分析主要原因?yàn)槟孀兤黠柡?，無(wú)法產(chǎn)生足夠的實(shí)時(shí)補(bǔ)償電流，補(bǔ)償效果不佳；

S電容電壓高于合適值(過(guò)補(bǔ)償狀態(tài))諧波較大，主要為高頻畸變。分析主要原因?yàn)槟孀兤鞴ぷ鲿r(shí)產(chǎn)生的補(bǔ)償電流的震蕩。

S電容電壓處于合適值范圍，補(bǔ)償后電源電流諧波在允許范圍以?xún)?nèi)。

(3)文獻(xiàn)[9]中認(rèn)為直流側(cè)電容電壓至少應(yīng)大于3倍的交流側(cè)電壓峰值，并給出了具體的分析，但是在實(shí)際仿真中，將電容電壓降至450V，遠(yuǎn)低于3倍的交流側(cè)電壓峰值，仍然得到了如圖5的效果，考慮原因是本文所使用的SVPWM方法特性與文獻(xiàn)[9]中的情況不同，具體情況有待進(jìn)一步分析。

4結(jié)語(yǔ)

(1)通過(guò)具體的仿真研究發(fā)現(xiàn)，文獻(xiàn)[3]提供的基于同步dq坐標(biāo)軸法的諧波預(yù)測(cè)算法對(duì)三相三線(xiàn)制整流負(fù)載的特征諧波具有較好的檢測(cè)效果，在較大功率的應(yīng)用場(chǎng)合有較好的適用性，但是對(duì)于系統(tǒng)中的瞬變過(guò)程以及分?jǐn)?shù)次諧波無(wú)效，對(duì)這部分信號(hào)的抑制作用由APF的基本原理完成。

(2)由于短期內(nèi)電力電子器件本身的限制，一方面IGBT等相對(duì)快速的器件還未能達(dá)到足夠的開(kāi)斷和耐壓容量，另一方面器件的價(jià)格造成高電壓、大電流的APF成本很高，而且即便采用各種多重化技術(shù)，這類(lèi)裝置要完全取代現(xiàn)有的傳統(tǒng)技術(shù)，無(wú)論從資金、制造技術(shù)來(lái)說(shuō)法，在國(guó)內(nèi)外都不現(xiàn)實(shí)(美、日等國(guó)的制造水平約為單臺(tái)1000kVA以?xún)?nèi)[1])；

而在中小功率的負(fù)載端，并與傳統(tǒng)技術(shù)結(jié)合，應(yīng)用于各級(jí)電網(wǎng)專(zhuān)門(mén)治理諧波污染，有廣闊的或者說(shuō)即將有廣闊的前景。因而在實(shí)際的與傳統(tǒng)技術(shù)配合的過(guò)程中，對(duì)文獻(xiàn)[3]提出的方法需要做出適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。

(3)文獻(xiàn)[3]本身的仿真沒(méi)有考慮系統(tǒng)阻抗對(duì)補(bǔ)償效果的影響，這一假設(shè)在實(shí)際系統(tǒng)中負(fù)載端正常運(yùn)行時(shí)是可以接受的，進(jìn)一步的仿真也說(shuō)明在系統(tǒng)阻抗相對(duì)于負(fù)載阻抗較小的場(chǎng)合，這種諧波預(yù)測(cè)方法可以取得較好的效果。

綜上所述，本文所選的方案具有較好的工程可實(shí)現(xiàn)性。