基于DSP的滯環跟蹤型有源電力濾波器數字控制系統

圖5中，V_cr是直流側電壓的給定值，V_cf是直流側電壓的反饋值，兩者之差經PI調節后再經過限幅處理，限幅是為了保證指令電流的范圍在APF容量之內，限幅后得到調節信號Δi_d，它疊加到有功電流i_d上（圖4）。這使得有源電力濾波器的補償電流中包含一定的基波有功分量，使電網向有源電力濾波器的直流側補充能量，將直流側電壓V_c維持在給定值。當V_cf比V_cr小時，經PI調節器的作用，使得Δi_d為正，由圖4可知經過運算最終得到的指令電流中將含有正的有功電流分量，在這個指令電流的作用下，補償器的主電路在對諧波電流進行補償的同時，將從電網吸取相應的有功功率，使得變流器的直流側電容電壓上升直至反饋電壓與給定值相同。反之，當V_cf比V_cr大時，經PI調節器的作用，使得Δi_d為負，經過運算最終得到的指令電流中將含有負的有功電流分量，在這個指令電流的作用下，補償器的主電路在對諧波電流進行補償的同時，將向電網釋放相應的有功功率，使得變流器的直流側電容電壓下降直至反饋電壓與給定值相同。

上述算法由DSP完成，采用增量式PID算法控制,不但簡化了硬件電路，并且使得參數變化靈活，達到了良好的動態、靜態特性。

6 實驗結果

從圖6及圖9中可以看出提取出的諧波中基波殘余成分很少，諧波成分很純，諧波提取達到了很高的準確率。從補償效果圖7來看，數字法實現的諧波提取可以解決DSP有限字長、速度和有源電力濾波器高速、實時性之間的矛盾，DSP數字控制系統能夠滿足有源電力濾波器要求，從而實現有源電力濾波器控制系統的數字化。在保證檢測和控制實時性的同時，可以提供較高的計算精度，而且調試方便，改變控制參數或控制方法容易，性能優于傳統的采用模擬電路控制有源電力濾波器的方法。

圖6 補償前的a相電流i_la(THD=76％)及提取出的諧波i_ah

圖7 補償后的a相網側電流(THD=12％)

圖8 負載電流FFT分析

圖9 提取諧波的FFT分析