有源濾波器的空間矢量控制策略仿真研究(一)

1引言

近年來,由電網(wǎng)非線性負(fù)荷引起的諧波問題日益受到重視。而有源電力濾波器與傳統(tǒng)的無源濾波器相比,具有可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)諧波和無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償,響應(yīng)快;受電網(wǎng)阻抗影響小,不容易與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振;跟蹤電網(wǎng)頻率變化,補(bǔ)償性能不受電網(wǎng)頻率變化的影響等優(yōu)點(diǎn)。因此，采用有源濾波器（APF）抑制電流諧波成為目前研究的熱點(diǎn)。

2并聯(lián)有源濾波器的控制方式

為了使有源濾波器得到理想的補(bǔ)償效果，有必要對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?。按檢測電流的不同，并聯(lián)有源濾波器傳統(tǒng)的控制方式可分為三種：①檢測負(fù)載電流控制方式（圖1），該控制方式中，其指令電流運(yùn)算電路的輸入信號(hào)來自負(fù)載電流；②檢測電源電流控制方式（圖2）；③將以上兩種控制方式結(jié)合起來，就得到了復(fù)合控制方式（圖3），這種控制方式同時(shí)檢測負(fù)載電流和電源電流。圖中各個(gè)方框的含義如下：

GI(S)為指令電流運(yùn)算電路的傳遞函數(shù)；

GA(S)為補(bǔ)償電流發(fā)生器的傳遞函數(shù)；

GZ(S)為高通濾波器的傳遞函數(shù)；

G(S)為改善補(bǔ)償特性而加入的校正環(huán)節(jié)；

圖1檢測負(fù)載電流控制方式結(jié)構(gòu)圖

圖2檢測電源電流控制方式結(jié)構(gòu)圖

圖3復(fù)合控制方式結(jié)構(gòu)圖

圖1所示控制方式為前饋控制，沒有is的反饋，本身作為一個(gè)開環(huán)系統(tǒng)無法解決系統(tǒng)諧振引起的電網(wǎng)側(cè)電流和公共連接點(diǎn)電壓畸變的問題。

圖2中有源濾波器是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，產(chǎn)生諧振部分GZ(S)也包括在閉環(huán)內(nèi)。因此，在控制算法中加入改善動(dòng)態(tài)性能的一階慣性-微分環(huán)節(jié)G(S)，可以抑制諧振，但該環(huán)節(jié)的引入削弱了系統(tǒng)穩(wěn)定性，可能造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。

圖3所示復(fù)合控制方式，實(shí)質(zhì)是在檢測負(fù)載電流的前饋控制方式中增加了電網(wǎng)側(cè)電流的反饋控制，成為前饋-反饋復(fù)合系統(tǒng)。其中，前饋控制起主導(dǎo)作用，反饋控制主要用于抑制高通濾波器和電網(wǎng)阻抗之間的諧振，提高控制精度。這種方式綜合了前兩種方式的優(yōu)點(diǎn)，效果較為理想，故這里采用復(fù)合控制方式作為本文中有源濾波器的控制方式。