高功率并聯(lián)型有源電力濾波器先進(jìn)控制方法研究.pdf

1、有源電力濾波器(APF)自從80年代以來(lái)一直是研究的熱點(diǎn)，并聯(lián)有源濾波器(SAPF)由于連接方便、保護(hù)容易是其中應(yīng)用最廣的一種。為進(jìn)一步提高SAPF的補(bǔ)償性能，本文以此為題，針對(duì)幾種先進(jìn)控制方法開(kāi)展了研究。
　　 本文首先分析了并聯(lián)型有源電力濾波器在三相靜止坐標(biāo)系和旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，證明了在兩個(gè)坐標(biāo)系下系統(tǒng)具有相同的傳遞函數(shù)和不同的擾動(dòng)量。本文并聯(lián)型有源電力濾波器裝置的主電路采用LCL濾波器，其可以減小系統(tǒng)的體積，且

2、濾波效果較好，但是系統(tǒng)變?yōu)槿A系統(tǒng)，且存在諧振點(diǎn)，不易控制。單電感濾波器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但濾波效果稍差，且造成系統(tǒng)體積過(guò)大。本文將兩者進(jìn)行了比較，說(shuō)明了各自優(yōu)點(diǎn)，針對(duì)LCL濾波器進(jìn)行了重復(fù)控制器、雙環(huán)控制器以及選擇性諧波補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)，針對(duì)單電感濾波器進(jìn)行了多重采樣的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。
　　 重復(fù)控制是一種基于內(nèi)模原理的控制方法，它具有更高的帶寬，有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度，但是由于控制器的實(shí)現(xiàn)存在一定的延時(shí)，其動(dòng)態(tài)性能很差。本文對(duì)重復(fù)控制進(jìn)行了

3、仿真與實(shí)驗(yàn)研究。傳統(tǒng)的PI控制雖然跟蹤性能不好，但動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。在此基礎(chǔ)上將PI控制與重復(fù)控制相結(jié)合形成雙環(huán)控制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，雙環(huán)控制可以大大降低電網(wǎng)電流的THD，同時(shí)在動(dòng)態(tài)過(guò)程中，迅速做出調(diào)節(jié)。
　　 選擇性諧波補(bǔ)償只對(duì)低次諧波進(jìn)行補(bǔ)償，忽略不重要的其它高次諧波，或者只對(duì)某些次特定諧波進(jìn)行補(bǔ)償。由于只需要補(bǔ)償對(duì)系統(tǒng)性能造成影響的分量，這種控制方法有效的減小了系統(tǒng)的容量。同時(shí)它可以忽略造成電網(wǎng)諧振的特定次諧波，提高

4、了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。仿真證明了選擇性諧波補(bǔ)償可以補(bǔ)償特定頻率的諧波，同時(shí)利用DSP實(shí)現(xiàn)了離散傅立葉分析提取諧波信號(hào)。
　　 控制器的數(shù)字化影響其原有的性能，甚至使原本設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)不穩(wěn)定。提高采樣頻率使得數(shù)字控制器與模擬控制器性能更加接近，但是傳統(tǒng)的采樣方式，采樣頻率為開(kāi)關(guān)頻率的一倍或者兩倍，基于電力電子器件的限制，采樣頻率不能無(wú)限制的提高。多重采樣在提高采樣頻率的情況下并不需要提高開(kāi)關(guān)頻率，解決了控制器設(shè)計(jì)與器件之間的矛盾。本文對(duì)其