基于内模控制的三电平有源电力滤波器研究.pdf

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1、第45卷第7期电力电子技术2011年7月PowerElectronicsJuly2011基于内模控制的三电平有源电力滤波器研究张课，李晓迅一，孔令军‘一，刘绕龙·(1．中国矿业大学，信电学院，江苏徐州221008；2．江苏省电力传动与自动控制工程中心，江苏徐州221008)摘要：基于三电平有源电力滤波器(APF)数学模型，针对传统PI双闭环控制性能的不足，提出一种将内模解耦控制与三电平电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制相结合的控制方案。根据内模控制原理，详细设计了APF双闭环内模控制器，优化了APF整体性能。仿真与实验结果表明该方案取得了良好的补偿效果。关键词：有源电力滤波器；三电平

2、；内模控制中图分类号：TN713~．8文献标识码：A文章编号：1000—100X(2011)07—0047—03Three．1evelActivePowerFilterControlMethodResearchBasedonInternalModelControlZHANGKe一，LIXiao—xun一，KONGLing-jun，LIURao—long’·(1．ChinaUnwemi@ofMiningandTechnology，Xuzhou221008，China)Abstract：Basedonthethree-levelactivepowerfilter(APF)mathematic

3、almodelandthedeficiencyofthetraditionaldouble—loopcontrolperformanceofPI，animprovedmethodbycombininginternalmodeldecouplingcontrolandthree—levelvoltagespacevectormodulation(SVPWM)isprovided．Accordingtointernalmodelcontrolprinciple，theAPFdou—bleloopinternalmodelcontrollerisdesigned，theoverallperfo

4、rmanceofAPFisoptimized．Thesimulationandexpefi—mentalresultsshowthattheprogramhasgoodcompensationefect．Keywords：activepowerfilter；three-level；internalmodelcontrolFoundationProject：SupportedbytheFundamentalResearchFundsfortheCentralUniversities(No．2010ZDP01A10)1引言2APF数学模型随着电力电子器件在电气设备中的应用越来图1示出三电平三

5、相并联型APFtll拓扑结构。越广泛，由此产生的谐波污染也日趋严重。APF是开关管VS。导通，a相开关函数S=1；开关管VSa2一种动态抑制谐波和补偿无功功率的电力电子装导通，=0；开关管VSa3导通，S=一1。b，C两相开置，具有反应快，所需贮能元件容量小，不易发生关函数S，定义类似。由于每个桥臂有3种开关过载等优点，具有很好的发展前景。状态．故整个滤波器有27种状态。从空间矢量的三电平APF一般采用PWM控制方式．有三角度看可用27个矢量合成这些状态。相比两电角载波法、滞环电流法和SVPWM法等。其中平，在相同开关频率下，三电平电流谐波含量更SVPWM法具有开关频率固定．直流电压利用

6、率高小，功率更高。所以三电平适用于大功率场合。等优点，在变流器中被广泛使用。变流器常结合经典PI控制器对系统进行调节。内模控制方法设计原理简单，参数整定直观，鲁棒性强。这里将内模控制与解耦控制相结合。设计了一种取代PI调节器的内模控制器．保证了系统良好的抗扰和跟随性能。具有一定的工程实用价值。图1三电平并联型APF系统结构框图基金项目：中国矿业大学中央高校基本科研业务费专项资金(2010ZDP01A10)定稿臼期：2011—0l一3l作者简介：张课(1987一)，男，安徽淮北人，硕士研究生，研究方向为电力电子与电力传动及电能质量问题。]47第45卷第7期电力电子技术Vo1．45，No．7

7、2011年7月PowerElectronicsJuly2011主电路电流方程：输入等于输出，有较强鲁棒性。通常为提高鲁棒fLdiJdt+Rix=ux-e，x=a，b，c／^、性，经常引入一低通滤波器，则Q(s)=(s)s)。＼CdUJdt=iiLSB+ie3．2基于内模控制的电流调节器设计通过3s／2r变换得到同步旋转d，q坐标系上由于d，q轴模型相同，在解耦控制系统基础的数学模型：上．利用内模控制原理，有：[Ldid／dt=-Ri