基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的改進(jìn)型有源電力濾波器的數

綜合檢測原理如圖2所示。當只檢測基波和諧波電流，而不需要檢測有功功率和無(wú)功功率時(shí)，把與電壓e相關(guān)聯(lián)的支路去掉即可。

由以上分析看出，由于該方法沒(méi)有直接使用系統電壓信息，因此檢測結果的精度不受系統電壓波形畸變的影響。與ip-iq相比，該方法也沒(méi)有用到鎖相環(huán)，因此在不對稱(chēng)系統中能夠更加精確地檢測出基波電流和基波有功電流，進(jìn)而計算出諧波和無(wú)功電流。而在數字控制電路中通過(guò)編寫(xiě)程序就能實(shí)現這些運算。諧波檢測中使用的低通濾波器的數字設計將在下文進(jìn)行討論。
2)電壓補償控制的設計
APF的核心之一是補償控制電路，它通過(guò)產(chǎn)生驅動(dòng)脈沖控制開(kāi)關(guān)器件IGBT，實(shí)現對諧波與無(wú)功電流的補償。目前主要采用的控制方法有：滯環(huán)電流控制方法、電流跟蹤控制方法、空間電壓矢量PWM控制、無(wú)差拍控制及預測控制等，本文將采用空間電壓矢量PWM技術(shù)的APF補償方法。詳細設計可參考文獻。

3 數字低通濾波器的設計
從上文可知，低通濾波環(huán)節在諧波檢測中是非常重要的一環(huán)，濾波器的效果直接影響到諧波檢測的精度。根據文獻，在諧波電流的檢測電路中，一般采用二階或三階Butterworth低通濾波器，此時(shí)LPF的濾波效果和濾波時(shí)動(dòng)態(tài)響應時(shí)間能夠實(shí)現最優(yōu)配置。在傳統的瞬時(shí)無(wú)功功率中，低通濾波器采用硬件電路模擬，但模擬濾波器的硬件結構設計復雜，調試困難，同時(shí)在以數字處理為核心的控制系統中設計不方便，故本文設計了一個(gè)無(wú)限沖擊響應(IIR)型二階低通數字濾波器，達到有源電力濾波器的數字控制需求。其傳遞函數表達式為

式中，wn=2πfc，fc是濾波器的截止頻率，阻尼系數ζ通常取0．4～0．8。
根據數字信號處理IIR雙線(xiàn)性變換法則，通過(guò)采用(13)式將LPF傳遞函數從S域轉換到實(shí)域

式中T是采樣間隔，取由此可以推導出低通濾波器的實(shí)域表達式

圖3是二階Butterworth低通數字濾波器的單位階躍響應曲線(xiàn)。取濾波器截止頻率fc=20Hz時(shí)，LPF的動(dòng)態(tài)響應時(shí)間Tf約為30ms，其穩態(tài)誤差較小，系統工作穩定。