有源滤波器控制新策略

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1、有源滤波器控制新策暁摘要：本文主要从冇源滤波器控制概述、冇源滤波器系统结构、改进的ip-iq谐波电流检测原理及仿真研究儿个方面进行了详细的分析与探讨，以供参考。关键字：有源滤波器；新策略；屮图分类号：TU74文献标识码：A一、有源滤波器控制概述近年来，随着电力电子技术的高速发展和电力电子设备的普及，使得谐波对电网的污染口趋严重。电力电子装置自身所具有的非线性导致了电网中含有大量谐波，给电力系统带来了严重的谐波污染。谐波是指对周期性交流进行的傅里叶分解后得到频率不为基波频率的分量。冇源电力滤波器(ActivePow

2、erFilter,APF)是一种能动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置，它能对幅值和频率都变化的谐波进行快速的跟踪补偿且补偿性不受系统阻尼的影响，其控制电路容易实施限流保护以提高系统的安全性，因而受到了极大的关注。控制系统是冇源电力滤波器的核心，决泄了冇源电力滤波器的主要性能和指标。现今常用的PT控制对检测到的误差信号能立即产生校正作用,跟踪的快速性较好，但是它的跟踪效果不好，并且PI调节不能消除系统的稳态误差。重复控制技术被引入APF控制，用來消除周期性负载谐波，英思想来源于控制理论的内模原理，利用负载扰动的周

3、期性规律，有针对性的逐步修正，可以保证输出的波形精确跟踪给定，是一种能消除所有包含在稳定闭环内的周期性误差的控制方案，结构简单，易于实现。二、有源滤波器系统结构（VST）,直流侧支撑电容、锁相环、畸变电流检测模块和逆变器控制模块5个部分组成，图1是三相三线制下的并联型有源滤波器的系统结构示意。各部分的主要功能：①电压型逆变模块和连接电抗器，用于补偿负载畸变的谐波电流，通过它完成电网与直流电容有功功率和无功功率的交换；②直流侧支撑电容，用于存储电能，为VSI提供直流电压支撑，同时补偿系统有功损耗以保证直流电压稳定；

4、③锁相环，用于锁定电网电压相位；④畸变电流检测模块，用于实时检测负载的谐波电流分量和无功电流量，为VSI输出的补偿电流提供参考值；⑤逆变器控制模块，可以通过直接电流控制或间接电流控制方法，使VSI输出电流实时跟踪指令电流的变化。三、改进的ip-iq谐波电流检测原理1、正序基波提取器一些文献提出了正序基波提取器，其基本原理是基于幅频积分信号的选频特性，在电网电压畸变或不对称的情况下，通过广义积分器分离出基波的正序分量，然后将其投影到aB坐标系下计算得到单位参考信号sin（3It）、cos（3It）,从而代替传统ip

5、-iq法中的锁相环。假设正弦信e（t）=Asin（olt+4））,其幅值积分函数为y(t)=Asin(lt+(1))t,辅助信号为x(t)=Acos(olt+),对这3个信号进行拉普拉斯变换得在电网频率发生微小波动的情况下，设e(t)信号出现频率偏差为，即er(t)=Asin[(wl+Acol)t+4)](5)相应的幅值积分信号和辅助信号分别为将式(5)~(7)进行拉普拉斯变换，整理得式中，L(*)表示信号*的Laplace变换。当频率偏差A31足够小时则冇上述结果表明，当两路输入信号中除基波分量外还含有谐

6、波时，通过式(8)运算可以得到基波的幅值积分信号，即式(8)具有选频特性，能提取出基频为31的信号，谐波信号被滤除。在a0坐标系下，对正序系统而言，由于Q轴滞后B轴900,结合式(4)得到如图2所示的正序系统的实现框图。对于正序信号，ec(超前eP900,正序信号通过正序系统后，输出是其幅值的积分；对于负序信号，e，a二Asin(wlt+(t>)滞后e'P二Asin(w11+)900,负序信号通过正序系统后大大衰减，输出y'a(t)=Aolsin

7、以忽略，所以正序系统可以在很大程度上削弱负序电压分量，降低了三相电压不平衡对相位锁定的影响。当电力系统的电压频率发生小范围波动时，其检测结果基本不受影响。图中K为比例系数，K值影响正序基波提取器的反应速度，K越大，速度越快，反之，速度越慢。根据上述分析，将提取出来的正序基波电压投影到aB坐标系下，计算得到单位参考信号sin(st)、cos(ot),从而代替传统ip-iq法中的锁相环，其计算式为2、改进的ip—iq检测法三相三线制下，谐波电流的检测原理如图4所示，畸变的负载电流iL经过Park变换后得到含交流成分的

8、id、iq分量，通过低通滤波器滤除交流分量得到与基波电流对应的直流分量id、iq,再与id、iq做差得到谐波电流，本文设计的电流控制器是基于两相静止坐标系下实现的，因此最后需要将谐波电流变换到a0坐标系下，最后得到iha、ihPo和传统ip-iq法比较，上述谐波电流检测法的电压同步模块没有采用锁相环，而是通过广义积分器来获取电压相位信息。由于模拟锁相环电路容易受电网电压波