基于改进型谐波检测方法的并联型有源滤波器的闭环控制

　仿真结果可以看出:和传统i_p,i_q方式相比,改进型i_p,i_q方法的检测延时小。前面已证明得出:对于对称三相电流,改进型i_p,i_q方法的检测延时为1/6个电源周期。

　　设单相电网电压表达式为u(V)=220sinωt。图7中i_l和i_1p分别表示单相负载电流和其基波有功电流。可以看出将改进型i_p,i_q方法用于单相电路谐波检测时,由单相构造三相存在2T/3的构造延时,加上平均值算法T/6的延时,检测总的延时达到5T/6。

3.2　系统控制

　　系统结构如图8所示。采用带阻感负载的三相全控桥整流电路作为非线性负载,APF和负载采用并联结构。图中,n为电网中点,T为整流变压器,e_a,e_b,e_c为三相电网电压,i_sa,i_sb,i_sc为电网输入电流,i_La,i_Lb,i_Lc为负载电流,i_ca,i_cb,i_cc为有源滤波器的输出电流。

　　L_a=L_b=L_c=1mH,L_R=1010mH,C_R=011μF,C=2000μF,三相电源电压频率为50Hz,幅值经过。整流电路负载R_L=17Ω,L_d=911增刊(Ⅱ)刘国海,等:基于改进型谐波检测方法的并联型有源滤波器的闭环控制

100mH,触发导通角α=π/6(以下波形均基于a相)。

　　首先,对电流闭环跟踪控制进行仿真。为了便于分析,此时不加直流侧电压控制。在0106s时刻,负载突变为R_L=815Ω,L_d=10mH。图9和图10分别为负载电流和改进型i_p,i_q方法得到的指令电流波形。由三角载波(调制波频率5kHz)跟踪控制环节得到的补偿电流波形如图11所示,指令电流和实际补偿电流的误差如图12所示。可以看出:电流闭环跟踪控制使补偿电流实时、准确跟踪指令电流。

　　其次,对直流侧电压控制进行仿真,电压给定值设为800V。为了便于观察分析,补偿从0102s开始。在0106s时刻,负载不突变,直流侧电压给定值波动到700V。图13和图14分别是这种情况下直流侧电压波形和基于改进型i_p,i_q方法得到的指令电流波形。可见,直流侧电压控制使直流侧电压很快达到并维持在给定值左右。即使发生波动,直流侧电压也能很快达到新的稳定值,同时检测到的指令电流也能够很快恢复到原来的检测效果。

　　最后,对整个并联型有源滤波系统进行仿真。补偿从0102s开始,在0106s时刻,负载突变为R_L=815Ω,L_d=10mH。在011s时刻,直流侧电压给定值由800V波动到700V。指令电流波形和补偿后电源电流波形分别如图15和图16所示。仿真结果表明:采用上述控制方案后,并联型有源滤波器能实时、有效地补偿系统的谐波和无功电流。

4 结　语

　　本文介绍了一种基于改进型谐波检测方法的并联型有源滤波器的闭环控制方案。用简单的积分、延时和增益环节代替传统i_p,i_q检测方法中的低通滤波器,将检测方法的延时减少到1/6个电源周期。同时这种检测方法可以推广到单相、三相四线电路和三相不平衡负载的场合中。采用三角载波方式进行电流闭环跟踪控制,补偿电流能实时、准确跟踪指令电流。基于能量平衡原理实现了逆变器直流侧电压控制。即使发生波动,直流侧电压也能很快达到新的稳定值,同时指令电流也能很快恢复到原来的检测效果。仿真结果验证了该控制方案的正确性,采用该方案后,电源电流得到有效改善。