可選擇諧波型有源濾波器的檢測及其閉環(huán)控制

　　這種閉環(huán)電壓控制方法是建立在加預測補償的選擇性諧波檢測方法上的, 不僅不影響諧波檢測方法對于數字式控制器所造成的延時(shí)的克服, 同時(shí), 還能完成傳統方法中對于直流側電壓的控制功能。

　仿真實(shí)驗結果

　　本文對于圖1 的系統用MA TLAB 進(jìn)行了全面的仿真。對于V S I 的電流閉環(huán)控制, 由于響應速度和魯棒性的要求, 采用了三角波比較控制方法。

　　在仿真中, 采用三相電壓為頻率50Hz、線(xiàn)電壓380V 的電源。V S I 的直流側電容為7 500 LF, 其電壓設定值為750V , 開(kāi)關(guān)頻率為10 kHz。進(jìn)行補償的是5、7、11、13 次諧波。SHC-A PF 外的補償電感為0. 39mH。

　　首先, 對于V S I 直流側電壓控制進(jìn)行了仿真實(shí)驗。理論上, 直流側電壓可以控制到高于交流側線(xiàn)電壓幅值的任意值。在圖6 中, 直流側電壓直接控制達到預定的電壓750V。特別指出, 當開(kāi)始進(jìn)行電流補償以后直流側電壓可能出現波動(dòng), 但是經(jīng)過(guò)直流側的電壓控制, 保持在750V 左右。

　　其次, 對于采用預測補償的SHC-APF 的諧波電流補償進(jìn)行了仿真實(shí)驗。理論上, SHC-A PF 能夠很快地檢測出諧波, 并且進(jìn)行諧波補償以后的電源電流應該有很大的改變。在圖6 中, 補償從0. 04 s 開(kāi)始, 馬上開(kāi)始檢測到補償電流信號, 補償的電源電流大約是在1/4 周期之后開(kāi)始變化, 經(jīng)過(guò)一個(gè)周期最終達到補償效果。帶預測補償的諧波檢測方法可以很好地完成檢測諧波的任務(wù), 并且補償后電源電流基本很好。由于仿真實(shí)驗選擇的檢測諧波為5 次、7次、11 次、13 次這樣的低次諧波, 因而在補償后的電源電流中含有一些高頻分量。這些高頻分量在實(shí)際系統中會(huì )被系統本身的阻抗抑制。

　　第三, 對于電流閉環(huán)控制做了仿真實(shí)驗。由于采用了新的檢測方法, 使得對于V S I 可以采用閉環(huán)的電流控制。理論上V S I 的輸出電流應該很好地跟蹤檢測出的補償電流指令信號。圖7 中, 實(shí)際補償電流可以很好地跟蹤檢測的補償電流指令信號。由于V S I 輸出的是PWM 信號, 所以在實(shí)際輸出的電流上出現一些高頻諧波。在仿真開(kāi)始時(shí), 并沒(méi)有進(jìn)行對諧波的補償, 此時(shí)的V S I 是整流器, 給直流側電容充電的過(guò)程, 當直流側電容電壓控制穩定開(kāi)始補償諧波。

　　最后, 針對兩個(gè)閉環(huán)相互影響做了仿真實(shí)驗。檢驗當電容器上的電壓波動(dòng)時(shí), 對于補償電流控制環(huán)的影響。理論上當電容器電壓重新得到控制達到穩定以后, 補償應該繼續進(jìn)行, 系統應該保持穩定。補償效果應該與變化前一樣, 說(shuō)明電流閉環(huán)控制依然穩定。圖8、9 中, SHC-A PF 從0. 06 s 開(kāi)始進(jìn)行補償, 從0. 12 s 開(kāi)始變化直流側電壓。很快直流側電壓就得到控制, 穩定到新的給定值, 經(jīng)過(guò)閉環(huán)電流控制后的輸出補償電流也恢復到電壓變化前的情況, 系統的補償效果如前。

　　從上面的仿真結果看, 直流側電壓波動(dòng)時(shí), 補償電流都能夠很好地得到控制, 并且在很快的時(shí)間內恢復到原來(lái)的補償效果, 而直流側電壓的波動(dòng)以后,也能很快地達到重新的穩定狀態(tài)。

　小　結

　　本文提出的帶預測補償的選擇性諧波檢測方法, 可以檢測出任意指定次諧波, 并且通過(guò)增加預測補償角徹底解決了系統延時(shí)的問(wèn)題, 使得SHC-APF可以精確地檢測和補償指定次諧波。文章討論了如何在選擇性諧波檢測環(huán)節中加入電壓控制的問(wèn)題,經(jīng)仿真驗證, 電壓閉環(huán)能夠對V S I 的直流側電壓進(jìn)行很好地控制。在確保了系統補償的快速響應的前提下, 采用電流閉環(huán)控制使得SHC-APF 產(chǎn)生的補償電流更能準確的跟蹤諧波指令電流。仿真結果證明: 采用帶預測補償的選擇性諧波檢測方法和基于該方法的電壓和電流閉環(huán)控制, 使得電源電流有了根本的改善。