基于模拟电路的有源电力滤波器研制

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1、基于前馈控制有源电力滤波器研制唐欣I，涂春鸣2（I.长沙理工大学电气与信息工程学院；2.湖南大学电气与信息工程学院）摘要：提出了一种有源滤波器的前馈控制策略对电网电流和逆变器直流侧电压进行了双闭环控制。基于开关平均模型设计了前馈控制器和电流控制器，并建立了功率模型对电压控制器进行了设计。由于电网电压在系统启动时会产生很大冲击电流，通过引入前馈控制有效地降低了作为扰动的电网电压和直流电压对被控电流的影响，提高了系统的动态性能，同时，利用直流电压控制环直接获取电流参考信号对电网电流进行控制，简化了控制算法。此外，本文方法无需检测负载电流和逆变器输出电流，且无需锁相环电路，降低了有源滤波器的成本，

2、有利于工程应用。本文利于模拟器件实现控制电路进行了实验研究，实验结果证明了本文方法的可行性。，关键词：有源滤波器，前馈控制，模拟器件屮图分类号：TM921Developmentofasingle-phaseactivefilterusinganaloguecontrollerTangXin1,TuChunming2（1.Collegeofelectricalengineering,ChangshaUniversityofScienceandTechnology；2.Collegeofelectricalengineering,HunanUniversity）Abstract:Asimplec

3、ontrolstrategyforactivepowerfilterisproposedinordertocontrolthesupplycurrentandDCvoltageoftheinverte匚Basedonstate-spaceaveragingmodelthefeed-forwardcontrollerandthecurrentcontrolleraredesigned.Furthermore,thevoltagecontrollerisdesignedbymodelingthepowermodel.Thefeed-forwardcontrollercaneffectivelyr

4、educetheeffectofthesupplyvoltage,andthenimprovethedynamiccharacteristicsofthesystem.Thecurrentreferencesignalisdirectlyobtainedfromthevoltagecontrolloopandthesensorsfordetectingtheloadcurrentortheoutputcurrentarenotnecessary.Asaresult,thecontrolcircuitissimpleandeasyforengineeringimplementation.Ana

5、logdevicesbasedthecontrolcircuitwasdevelopedandtheexperimentresultsdemonstratedtheeffectivenessoftheproposedmethod・Keywords:activefilter,feed-forwardcontrol,analoguedevice1.引言随着电力电子技术的发展及其在工业的广泛应用，电网的污染日趋严重。传统的无源滤波器rti于存在滤波效果不够理想和易与电网发生谐振等缺点，正逐步被有源电力滤波器所取代山。有源电力滤波器的基木原理是产生与负载谐波电流（电压）方向相反而幅值相等的谐波电流（

6、电压）去消除电网屮的有害谐波。这就要求对有源滤波器的控制具有较好的跟踪性和实时性，大暈的文献进行了相关的研究工作。在输出电流控制参考信号获取方法研究方面，FFT检测方法能检测出各次谐波的幅值和相位，但其计算暈和延时比较大⑵；神经网络检测方法需要大量的时间来训练样国家自然科学基金项冃(50907019)Projectsupportedbynationalnaturalsciencefoundation(50907019)本，它也难以满足实时的要求⑶。基于自适应对消原理的谐波检测法的自适应能力很好，能较好地跟踪检测且精度较高，缺点是动态响应较慢⑷；基于瞬时无功功率理论的检测算法可以分别检测谐波和

7、无功功率，但其算法相对比较复杂经验模式分解方法⑼虽然在一定程度上降低了检测算法的复杂度，但其计算量仍然相对比较大。在电流跟踪控制方法研究方面，采用滞环控制可以获得良好的动态跟踪性能，但存在控制精度不高和开关频率变化的缺点I®；文献[11][12]对滞环控制做了改进工作，提高了其控制性能，但增大了控制算法的复杂度；滑模变结构控制I⑶具有良好的快速性，但其存在稳态误差不可消除的缺点；无差拍控制I⑷可快速预测谐波电