基于改進(jìn)型諧波檢測方法的并聯(lián)型有源濾波器的閉環(huán)控制

　　摘 要：介紹了一種基于改進(jìn)型諧波檢測方法的并聯(lián)型有源濾波器的閉環(huán)控制方案。該改進(jìn)型檢測方法用積分、延時(shí)和增益環(huán)節(jié)代替?zhèn)鹘y(tǒng)ip,iq檢測方式中的低通濾波器,檢測延時(shí)可減少到1/6個(gè)電源周期,同時(shí)這種方法可以推廣到單相、三相四線電路和三相不平衡負(fù)載的場合中。采用三角載波方法進(jìn)行電流閉環(huán)跟蹤,主電路器件開關(guān)頻率固定且補(bǔ)償電流準(zhǔn)確跟蹤指令電流。基于能量平衡原理并借助檢測環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了逆變器直流側(cè)電壓的閉環(huán)控制。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該控制方案的正確性,采用該方案后,電源電流得到有效改善。

　　關(guān)鍵詞：并聯(lián)型有源濾波器；諧波檢測；電流跟蹤；直流側(cè)電壓控制

　　電力電子器件的廣泛使用導(dǎo)致電力系統(tǒng)的諧波問題日益嚴(yán)重。有源電力濾波器(APF)是目前補(bǔ)償諧波和無功的重要的電力電子裝置。傳統(tǒng)的APF諧波電流檢測方法如快速傅立葉變換方法需要進(jìn)行2次變換,這大約需要80ms的時(shí)間,導(dǎo)致其實(shí)時(shí)性不好。最小補(bǔ)償電流法是一種快速(實(shí)驗(yàn)部分給出的檢測延時(shí)是1/2個(gè)電源周期)的諧波檢測方法,但是檢測環(huán)節(jié)需要比例調(diào)節(jié)器和一個(gè)辨別極性的反饋電路,從而增加了系統(tǒng)復(fù)雜度。文獻(xiàn)[4]提供了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)算法的可選擇諧波和無功電流檢測方法,這種方法有約2個(gè)電源周期的檢測延時(shí),且截止諧波次數(shù)的選取缺乏理論根據(jù)?；谒矔r(shí)無功功率理論的檢測方法將檢測出的基波電流和負(fù)載電流相減,得到全部諧波電流。但是這種檢測方法中低通濾波器(LPF)的存在,使檢測延時(shí)達(dá)到1～2個(gè)電源周期,從而影響了APF的補(bǔ)償性能。

　　本文介紹了一種基于改進(jìn)型諧波檢測方法的并聯(lián)型有源濾波器的閉環(huán)控制方案。改進(jìn)型方法檢測延時(shí)小,可以推廣到單相、三相四線電路和三相不平衡負(fù)載的場合中。采用三角載波方法進(jìn)行電流閉環(huán)跟蹤控制,基于能量平衡原理并借助檢測環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)逆變器直流側(cè)電壓的閉環(huán)控制。仿真結(jié)果表明:采用上述控制方案的并聯(lián)型有源濾波器能實(shí)時(shí)、有效地補(bǔ)償系統(tǒng)的諧波和無功電流。

1 改進(jìn)型ip,iq諧波檢測方法

　　設(shè)對稱的三相負(fù)載電流為

(1)

經(jīng)過傅立葉分解,有

(2)

式中,ω為電源角頻率;I_6k+1,I_6k+3,I_6k+5,φ_6k+1,φ_6k+3,φ_6k+5為各次電流對應(yīng)的有效值和初相角;k為非負(fù)整數(shù)。據(jù)此可求出i_p,i_q為

(3)

　　由式(3)可以看出i_p,i_q中除直流分量外,交流分量的周期為電源周期的1/6,即交流分量在1/6個(gè)電源周期內(nèi)的平均值為0。因此通過平均值算法可以得到i_p和i_q的直流分量ip和iq,如圖1所示。