有源濾波器控制器的設計

圖4所示為電流跟蹤控制框圖。本系統的電流跟蹤控制采用PI控制，輸出控制量通過雙口RAM送至脈沖發生器，脈沖發生器根據得到的波形信息產生觸發脈沖，脈沖經隔離、整形后驅動主電路的IGBT使逆變器輸出相應電壓。補償電流是由逆變器的輸出電壓與交流側電源電壓的差值作用于電感而產生的。

圖5是用該有源濾波器對三相6脈沖整流負載產生的諧波進行補償的A相數字仿真結果圖，仿真軟件采用PSCAD。由圖可知補償后的系統電流與系統電壓同相位，電流波形得到大大改善，但比較負荷電流和系統電流可知，在負荷電流變化較快瞬間（對應于整流橋的換相）補償效果差一些，這是因為要補償快速變化的電流要求APF產生很高的諧波電壓，這一方面要求有源濾波器有很快的響應速度，另一方面要求直流側產生高壓，這在實際裝置中是較難實現的，因此在負載電流變化非常快時，APF的補償能力較差。有關系統不對稱對APF的影響及其對零序電流的補償等問題仍在進一步的研究中。圖6為A相系統電流的諧波分析，負載電流的諧波總畸變率THD為20.1%，補償后的系統電流總畸變率為9.4%，5、7、9、11次諧波電流的含有率均小于5%。

3.2 數據采樣與處理

該DSP處理器對負荷側的三相電流、電壓信號以及有源濾波器輸出的電流信號進行同步采樣，然后進行數據處理。根據負荷側的電流與電壓值計算出瞬時有功、瞬時無功功率，再經過諧波檢測與分離算法計算出補償電流的參考值，該值與有源濾波器實際補償電流的差值通過PI控制環節得到相應的控制信號。