有源濾波器的空間矢量控制策略仿真研究(一)

1引言

近年來(lái),由電網(wǎng)非線(xiàn)性負荷引起的諧波問(wèn)題日益受到重視。而有源電力濾波器與傳統的無(wú)源濾波器相比,具有可以同時(shí)實(shí)現諧波和無(wú)功動(dòng)態(tài)補償,響應快;受電網(wǎng)阻抗影響小,不容易與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振;跟蹤電網(wǎng)頻率變化,補償性能不受電網(wǎng)頻率變化的影響等優(yōu)點(diǎn)。因此，采用有源濾波器（APF）抑制電流諧波成為目前研究的熱點(diǎn)。

2并聯(lián)有源濾波器的控制方式

為了使有源濾波器得到理想的補償效果，有必要對其進(jìn)行適當的控制。按檢測電流的不同，并聯(lián)有源濾波器傳統的控制方式可分為三種：①檢測負載電流控制方式（圖1），該控制方式中，其指令電流運算電路的輸入信號來(lái)自負載電流；②檢測電源電流控制方式（圖2）；③將以上兩種控制方式結合起來(lái)，就得到了復合控制方式（圖3），這種控制方式同時(shí)檢測負載電流和電源電流。圖中各個(gè)方框的含義如下：

GI(S)為指令電流運算電路的傳遞函數；

GA(S)為補償電流發(fā)生器的傳遞函數；

GZ(S)為高通濾波器的傳遞函數；

G(S)為改善補償特性而加入的校正環(huán)節；

圖1檢測負載電流控制方式結構圖

圖2檢測電源電流控制方式結構圖

圖3復合控制方式結構圖

圖1所示控制方式為前饋控制，沒(méi)有is的反饋，本身作為一個(gè)開(kāi)環(huán)系統無(wú)法解決系統諧振引起的電網(wǎng)側電流和公共連接點(diǎn)電壓畸變的問(wèn)題。

圖2中有源濾波器是一個(gè)閉環(huán)系統，產(chǎn)生諧振部分GZ(S)也包括在閉環(huán)內。因此，在控制算法中加入改善動(dòng)態(tài)性能的一階慣性-微分環(huán)節G(S)，可以抑制諧振，但該環(huán)節的引入削弱了系統穩定性，可能造成系統不穩定。

圖3所示復合控制方式，實(shí)質(zhì)是在檢測負載電流的前饋控制方式中增加了電網(wǎng)側電流的反饋控制，成為前饋-反饋復合系統。其中，前饋控制起主導作用，反饋控制主要用于抑制高通濾波器和電網(wǎng)阻抗之間的諧振，提高控制精度。這種方式綜合了前兩種方式的優(yōu)點(diǎn)，效果較為理想，故這里采用復合控制方式作為本文中有源濾波器的控制方式。