低壓大功率有源電力濾波器的控制策略研究

摘要：討論了一種大功率有源電力濾波器(APF)，系統(tǒng)采用H橋構(gòu)建了一個(gè)三相三線電壓型變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。為達(dá)到理想的諧波補(bǔ)償、無(wú)功補(bǔ)償和不平衡負(fù)載控制效果，3個(gè)單相H橋構(gòu)建的三相電路使用三角形連接的模式，適合在大功率APF場(chǎng)合使用。提出了一種指令電流復(fù)合控制策略，以達(dá)到對(duì)檢測(cè)出的諧波電流的快速跟蹤和無(wú)功電流補(bǔ)償?shù)哪康摹；诶碚摲治龊头抡妫谝慌_(tái)大功率APF裝置上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了所提控制策略的有效性和該裝置的諧波和無(wú)功補(bǔ)償能力。
關(guān)鍵詞：有源電力濾波器；諧波補(bǔ)償；大功率

1 引言
電網(wǎng)中大量非線性負(fù)載的使用，造成的諧波、無(wú)功和不平衡的問(wèn)題日益突出，在很多場(chǎng)合都需補(bǔ)償無(wú)功、抑制諧波和補(bǔ)償負(fù)載不平衡性，因此APF成為研究的熱點(diǎn)。大功率APF裝置要求在補(bǔ)償無(wú)功的同時(shí)，也能補(bǔ)償諧波。為達(dá)到好的諧波補(bǔ)償效果，裝置的開(kāi)關(guān)頻率越高補(bǔ)償效果越理想，但在大功率場(chǎng)合使用時(shí)，裝置采用高開(kāi)關(guān)頻率會(huì)加大散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度，增加系統(tǒng)的損耗，故需選擇合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。采用H橋結(jié)構(gòu)的電壓型變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在同等開(kāi)關(guān)頻率下，其等效開(kāi)關(guān)頻率比三橋臂的變換器拓?fù)涓咭槐叮@一特點(diǎn)對(duì)提高裝置的諧波補(bǔ)償性能是一個(gè)極大優(yōu)勢(shì)，且在實(shí)際功率器件選擇中亦非常有利。
隨著DSP運(yùn)算能力的提高和控制理論在電力電子技術(shù)中應(yīng)用研究的深入，重復(fù)控制(RP)、諧振控制(RC)、模糊控制和無(wú)差拍控制等控制策略都應(yīng)用到無(wú)功和諧波補(bǔ)償系統(tǒng)中，在實(shí)際的產(chǎn)品中也得到了很好的利用。APF所采用的主電路有多種形式，這里考慮在低壓大功率場(chǎng)合的實(shí)際要求，尤其是低壓電力系統(tǒng)中普遍存在的負(fù)載不平衡現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析，合理選擇了滿(mǎn)足大功率APF裝置要求的主電路拓?fù)洹?br />
2 主電路分析和建模
圖1示出大功率APF的主電路拓?fù)洹?/p>本文引用地址：http://www.104case.com/article/175758.htm

3個(gè)單相H橋逆變器兩端分別連接一個(gè)電感后進(jìn)行三角形連接，每個(gè)H橋具有獨(dú)立直流電源。基于H橋結(jié)構(gòu)主電路參數(shù)的對(duì)稱(chēng)性，裝置可采用單相獨(dú)立控制的方式，進(jìn)而對(duì)單相逆變器進(jìn)行分析，分析結(jié)果同樣適合三相系統(tǒng)。圖2示出單相逆變器等效電路。

設(shè)系統(tǒng)電壓，其中，M為單相逆變器的調(diào)制比，δ為逆變器輸出電壓與電流的相位差，忽略零序電流對(duì)系統(tǒng)控制的影響，可得：