有源電力濾波器三種基波提取方法的對比分析

　　3 仿真模型的建立

　　以上三種基波提取法的原理和算法是建立仿真模型的基礎。首先設計三相/ 兩相變換矩陣仿真模塊如圖5 所示,即在Simulink 的公共模塊庫中選擇加法器和等或者可以選擇M 函數模塊構建變換,在此選擇較簡單的前者構建該仿真模型。

圖5 三相 / 兩相變換

電源輸入模塊分為三相對稱和有畸變不對稱時的電源,負載分為對稱和不對稱時的全控整流橋,在這里給出電源有畸變三相不對稱負載時的信號源建模如圖6 所示。

圖6 電源有畸變不對稱負載時的信號模型

表1 電源電壓、電阻等參數。

　　由以上各子模塊以及上面的原理框圖即可建立三種基波提取法的整個仿真模型。平均值模塊可由連續系統模塊庫中的積分器、固定時間延遲及信號增益模塊構成。正序基波模塊可以根據以上的原理圖用Simulink 工具中的積分模塊等建立整個仿真模型。

電源電壓、負載、以及LPF 的參數如表1。

4 仿真結果及對比

4.1 仿真結果

本文根據上述三種基波提取法的仿真模型和表一所設的參數,分別考慮電源無畸變三相對稱負載和電源有畸變三相不對稱負載兩種情況下的仿真得出A 相各種電流的波形分別如下。圖7 為在電源無畸變對稱負載時的電網電流和各種方法所得基波電流。

圖7 電源無畸變對稱負載時 A 相電網電流和基波電流

　　由上圖7 得知正序法所得基波電流波形在兩個周期后才趨于穩定,在最初的兩個周期分離出的基波不徹底; 傳統的ip - i q 法所得基波在一個周期后就開始趨向于穩定接近正弦波;平均值法所得基波波形遠在第一個周期內就趨向于正弦波形,使整個延時提高到1/ 6 個電源周期,而且在兩個周期后三種方法所得基波波形完全重合。該仿真試驗圖有力的驗證了三種方法在對稱負載無畸變條件下提取基波的有效性和可行性。