可選擇諧波型有源濾波器的檢測及其閉環控制

　　為徹底解決了系統延時問題, 假定諧波電流周期性變化, 可以通過在旋轉反變換矩陣中修改電角度來改變進行補償的時刻。在原有電角度上加入Δθn, 從而徹底補償了系統延時。Δθn為預測補償角度。這樣, 直流分量經過反變換陣C (Δθn) ^{- 1}n 和C₂₃最終得出n 次諧波電流i_an、i_bn、i_cn。其中, 有C₂₃= C^T₃₂

　　以上講述的是為某次諧波的檢測方法, 當需要APF 補償特殊指定的某幾次諧波時, 如圖1 中最下面的虛線框, 可以采取各次諧波并行計算的方式, 分別求出指定的各次諧波, 然后將各次諧波相加得到SHC-A PF 的補償電流指令信號。

　電流閉環控制

　　上述SHC-A PF 在檢測出了諧波電流信號以后, 需要經過電流控制環節, 產生驅動V S I 的PWM信號, 最終由V S I 產生補償電流。傳統方法中由于數字控制器及V S I 延時滯后的存在, 很難采用電流閉環完成對較高諧波電流的跟蹤補償。而對于SHC-A PF, 因為只是補償低次諧波, 電流閉環的響應速度很容易滿足要求, 因此, 可以引入電流閉環。圖3 為有源電力濾波器補償電流閉環控制的結構圖, 其中iah、ibh、ich就是補償電流指令, 來自于檢測單元。補償電流指令信號經過電流控制環節產生PWM 脈沖信號, 從而控制V S I 發出補償電流iahf、ibhf、ichf。將實際補償電流與補償電流指令信號進行比較, 形成閉環的電流跟蹤控制。

　　由圖3 得到如圖4 的補償電流閉環控制系統的方框圖。圖中, 誤差經過一個P I 調節器后, 經過V S I產生出PWM 電壓信號, 作用在電感上產生實際的補償電流作為系統的輸出。V S I 可以近似為一個比例常數。由于被控對象為一階環節, 所以只需要P調節器就可以使得電流環實現階躍無靜差。

　電壓的閉環控制

　　對于SHC-A PF 來說, 控制V S I 直流側電壓十分重要。為了避免增加更多的電路, 在SHC-A PF中, 對直流側電壓的控制是通過在檢測模塊中增加直流控制部分來實現的。

　　對A PF 而言, 由于瞬時無功功率不會導致其交流側與直流側之間的能量交換。交流側與直流側的能量交換取決于瞬時有功功率p。如圖5 所示, U dcr是電容電壓的給定值, U dcf是電流電壓的反饋值, 兩個量的差經過P I 調節器得到調節信號Δid。由于直流電壓調節信號Δid 應該是一個基波的直流有功分量, 直流無功分量Δiq 為零。而在選擇性諧波檢測方法中經過L PF 的是各次諧波的直流分量I h , 而不是基波的直流分量。所以, 在選擇性諧波檢測方法中, 直流電壓控制信號經過旋轉反變換后與各次諧波的電流檢測值相減, 使得最終補償電流信號iah、ibh、ich中包含一定的基波有功電流。從而使A PF 的直流側和交流側存在能量的交換, 將U dc調節到給定值。