基于DSP的并聯(lián)電力有源濾波器的仿真研究

圖5補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，故有待使用試驗樣機進(jìn)行驗證。

持續為負載提供能量，或將持續被電源充電；這將會(huì )導致逆變器直流側的電壓不穩；由于不論數字式濾波或模擬式濾波都有的滯后性，這種情況難以避免，當然在實(shí)際系統中，將會(huì )由電容電壓控制部分進(jìn)行調節，以補償電容能量的波動(dòng)，因而實(shí)際的運行效果不會(huì )這么惡劣。實(shí)際系統中，傳統的PI控制法需要人工通過(guò)現場(chǎng)試驗調整，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。

基于諧波電流預測控制法進(jìn)行指令電流分離和預測的推算方法和有關(guān)公式請參閱該文獻[3]，這里僅列出部分仿真結果如圖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)在負載電流較大的情況下(減小負載阻抗)，APF的補償效果明顯改善，如圖6所示，圖中的頻譜分析方法同上：THD=198％

其中原因可能是因為相同一次情況下固定的開(kāi)關(guān)頻率對應的調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)標準的補償效果為合適值)

S電容電壓低于合適值(欠補償狀態(tài))諧波較大，主要為低頻畸變。分析主要原因為逆變器飽和，無(wú)法產(chǎn)生足夠的實(shí)時(shí)補償電流，補償效果不佳；

S電容電壓高于合適值(過(guò)補償狀態(tài))諧波較大，主要為高頻畸變。分析主要原因為逆變器工作時(shí)產(chǎn)生的補償電流的震蕩。

S電容電壓處于合適值范圍，補償后電源電流諧波在允許范圍以?xún)取?p>(3)文獻[9]中認為直流側電容電壓至少應大于3倍的交流側電壓峰值，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，遠低于3倍的交流側電壓峰值，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[9]中的情況不同，具體情況有待進(jìn)一步分析。

4結語(yǔ)

(1)通過(guò)具體的仿真研究發(fā)現，文獻[3]提供的基于同步dq坐標軸法的諧波預測算法對三相三線(xiàn)制整流負載的特征諧波具有較好的檢測效果，在較大功率的應用場(chǎng)合有較好的適用性，但是對于系統中的瞬變過(guò)程以及分數次諧波無(wú)效，對這部分信號的抑制作用由APF的基本原理完成。

(2)由于短期內電力電子器件本身的限制，一方面IGBT等相對快速的器件還未能達到足夠的開(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)裝置要完全取代現有的傳統技術(shù)，無(wú)論從資金、制造技術(shù)來(lái)說(shuō)法，在國內外都不現實(shí)(美、日等國的制造水平約為單臺1000kVA以?xún)萚1])；

而在中小功率的負載端，并與傳統技術(shù)結合，應用于各級電網(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)際的與傳統技術(shù)配合的過(guò)程中，對文獻[3]提出的方法需要做出適當的改進(jìn)。

(3)文獻[3]本身的仿真沒(méi)有考慮系統阻抗對補償效果的影響，這一假設在實(shí)際系統中負載端正常運行時(shí)是可以接受的，進(jìn)一步的仿真也說(shuō)明在系統阻抗相對于負載阻抗較小的場(chǎng)合，這種諧波預測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)現性。