基于DSP的滞环跟踪型有源电力滤波器数字控制系统

节框图

图5中，Vcr是直流侧电压的给定值，Vcf是直流侧电压的反馈值，两者之差经PI调节后再经过限幅处理，限幅是为了保证指令电流的范围在APF容量之内，限幅后得到调节信号Δid，它叠加到有功电流id上（图4）。这使得有源电力滤波器的补偿电流中包含一定的基波有功分量，使电网向有源电力滤波器的直流侧补充能量，将直流侧电压Vc维持在给定值。当Vcf比Vcr小时，经PI调节器的作用，使得Δid为正，由图4可知经过运算最终得到的指令电流中将含有正的有功电流分量，在这个指令电流的作用下，补偿器的主电路在对谐波电流进行补偿的同时，将从电网吸取相应的有功功率，使得变流器的直流侧电容电压上升直至反馈电压与给定值相同。反之，当Vcf比Vcr大时，经PI调节器的作用，使得Δid为负，经过运算最终得到的指令电流中将含有负的有功电流分量，在这个指令电流的作用下，补偿器的主电路在对谐波电流进行补偿的同时，将向电网释放相应的有功功率，使得变流器的直流侧电容电压下降直至反馈电压与给定值相同。

上述算法由DSP完成，采用增量式PID算法控制,不但简化了硬件电路，并且使得参数变化灵活，达到了良好的动态、静态特性。

6 实验结果

从图6及图9中可以看出提取出的谐波中基波残余成分很少，谐波成分很纯，谐波提取达到了很高的准确率。从补偿效果图7来看，数字法实现的谐波提取可以解决DSP有限字长、速度和有源电力滤波器高速、实时性之间的矛盾，DSP数字控制系统能够满足有源电力滤波器要求，从而实现有源电力滤波器控制系统的数字化。在保证检测和控制实时性的同时，可以提供较高的计算精度，而且调试方便，改变控制参数或控制方法容易，性能优于传统的采用模拟电路控制有源电力滤波器的方法。

图6 补偿前的a相电流ila(THD=76％)及提取出的谐波iah

图7 补偿后的a相网侧电流(THD=12％)

图8 负载电流FFT分析

图9 提取谐波的FFT分析