新型注入式混合有源濾波器控制算法的研究

摘要：非線(xiàn)性負載在電網(wǎng)中的大量使用導致了電能質(zhì)量的惡化，因此需對諧波污染進(jìn)行治理?；谝环N新型35 kV注入式混合有源電力濾波器(IHAPF)，在傳統遞推積分PI控制及滯環(huán)控制理論基礎上改進(jìn)了二者的缺點(diǎn)，提出了一種復合控制方法，可快速無(wú)差地跟蹤指令信號。仿真及實(shí)驗驗證了所提方法的有效性及正確性。
關(guān)鍵詞：有源電力濾波器；諧波抑制；無(wú)功補償

1 引言
電力電子裝置等非線(xiàn)性負荷在電網(wǎng)中的大規模應用造成電網(wǎng)的諧波污染，而用戶(hù)對電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高，因此需研制電能質(zhì)量控制裝備以改善電能質(zhì)量。無(wú)源濾波器只能固定濾除特定次諧波并可能與電網(wǎng)發(fā)生串并聯(lián)諧振；并聯(lián)型APF結合了開(kāi)關(guān)和濾波器二者的優(yōu)點(diǎn)，是電能質(zhì)量治理的主要研究方向。大功率IHAPF改進(jìn)了傳統并聯(lián)諧振型混合APF的拓撲結構，可對有源部分的交流側進(jìn)行穩壓，避免了額外的整流電路，可達到工程應用的目的。
電流跟蹤控制方法的優(yōu)劣在于控制系統的實(shí)時(shí)性、動(dòng)態(tài)性能和控制精度?；谛滦?5 kV的IHAPF，在分析多種控制方法的基礎上，提出了復合控制方法。復合控制基于滯環(huán)控制及遞推積分PI控制理論，克服了滯環(huán)控制有差調節、電流開(kāi)關(guān)毛刺較大以及遞推積分PI控制穩態(tài)到達時(shí)間長(cháng)的缺點(diǎn)，實(shí)現了這兩種控制方法的有機結合。

2 拓撲結構分析
對于傳統的并聯(lián)混合APF有源部分，交流側并聯(lián)的基波諧振支路使有源部分不承受基波電壓，大大減小了有源部分的容量，使其適用于較高的電壓等級。但由于基波諧振支路的存在，只能通過(guò)加入額外的整流設備對直流側電容進(jìn)行充電，在實(shí)際運行時(shí)，由于電網(wǎng)電壓波動(dòng)及負載變化等原因會(huì )造成交流側能量的倒灌，從而引起直流側電壓抬升，嚴重影響系統的可靠性及穩定性。
新型IHAPF的拓撲結構如圖1所示，在拓撲結構上針對上述問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)。逆變器輸出經(jīng)過(guò)濾波電感后與分壓電感并聯(lián)在變壓器的初級，變壓器的次級串聯(lián)單調諧支路并入電網(wǎng)。

耦合變壓器的作用是電氣隔離。有源逆變器交流側的電感基波等效阻抗遠低于變壓器次級的單調諧支路等效阻抗，因此基波分壓很小，有利于減小其容量。由于分壓電感承受一定的基波電壓，所以可控制有源部分直流側及分壓電感上的有功能量的交換來(lái)穩定直流側電壓，避免了額外的整流電路，提高了系統的穩定性及安全性。

3 混合補償裝置的控制方法研究
系統整體控制框圖如圖2所示?？刂品椒ú捎秒妷和猸h(huán)、電流內環(huán)的雙環(huán)控制策略，電流內環(huán)實(shí)時(shí)檢測電網(wǎng)側三相電流信號，經(jīng)過(guò)矢量迭代算法計算出補償信號，作為逆變器的指令電流；通過(guò)復合控制使逆變器輸出電流跟蹤指令信號；電壓外環(huán)的跟蹤誤差經(jīng)PI調節，輸出的直流信號轉化為交流后疊加到諧波參考信號上。