发布时间 : 星期一 文章基于matlab谐波抑制的仿真研究(毕设)更新完毕开始阅读0bde7a955f0e7cd185253654
分量ip,iq
?ip??i?? ???Cpq?? (3-20)
?i???iq?有功和无功电流分量ip,iq经过低通滤波器滤除交流分量，得到对应的直流分量ip,iq，直流分量分别对应于基波分量产生的有功和无功电流，被滤除的交流分量对应其高次谐波产生的有功和无功电流。
?1
通过低通滤波器得到的直流分量ip,iq经过坐标反变换Cpq求出两相坐标系
的电流i?f,i?f，
?sin?t?1 Cpq????cos?t?cos?t? ??sin?t????i?f??1ip ???Cpq?? (3-21)
?i?f??iq?i?f,i?f在经过2/3变换得到三相的基波电流iaf,ibf,icf
?iaf??i?f??? ?ibf??C23?? (3-22)
?i?f??icf???最后的谐波iah,ibh,ich为:
iah?ia?iaf ibh?ib?ibf (3-23)
ich?ic?icf与p?q谐波检测法相似，当需要检测谐波和无功电流之和时，只需断开图3.3中iq的通道即可。
4并联有源电力滤波器的控制策略
4.1并联型有源电力滤波器系统构成和及其工作原理
并联型电力有源滤波器系统的原理如图4.1 所示。图中： is 为电源电流；
iL 为负载电流；ic 为补偿电流；ic*为指令电流；icL 为补偿电流与负载电流之
和，即icL=ic+iL。并联型电力有源滤波器由两大部分组成，即指令电流运算电路和补偿电流发生器。其中补偿电流发生器的主电路采用了电压型PWM 变流器。电阻、电感、电容组成高通滤波器与有源滤波器并联，其作用是滤除补偿电流中开关频率附近的谐波成分。并联型电力有源滤波器的基本原理是：通过检测补偿对象的电流，经指令电流运算电路计算得出补偿电流的指令信号，该信号经补偿电流发生电路的放大，得出补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功电流抵消，最终得到期望的电源电流。
图4.1并联型电力有源滤波器系统
4.2并联有源电力滤波器的控制研究
并联有源电力滤波器电流控制电路主要作用是根据由检测系统得到补偿电流指令信号ic*，得出主电路开关器件通断的PWM信号，保证补偿电流跟踪其指令电流信号的变化。为了取得理想补偿特性，APF电流控制方法的选择十分重要。 4.2.1并联有源电力滤波器直流侧电压控制 并联有源滤波器有效进行谐波电流补偿，必须将有源电力滤波器直流侧母线电压控制为一个稳定值。但是，有源电力滤波器在实际运行时，很难将主电路直流侧电压控制在某一恒定值，直流侧电压波动较大时会出现过补偿或者欠补偿。通常，直流侧电压随补偿电流和变流器工作模式的变化而变化，在允许的给定范围内波动。欠补偿会影响补偿电流的精度，过补偿会增加有源电力滤波器的干扰性谐波电流。
从理论上讲，有源电力滤波器直流侧电压的变化由有源电力滤波器和电网的能量流动所决定。当有源滤波器吸收有功功率时，其直流侧电压升高；反之，当有源滤波器发出有功功率时，其直流侧电压下降。直流侧电压波动的根本原因在于补偿电流在交流电源和有源电力滤波器之间的能量波动，这个能量波动要由电容器来缓冲。电容值过小，主电路直流侧电压波动就会过大；电容值过大，主电路直流侧电压动态响应就会变慢。所以，为了保证良好的补偿电流跟随性能，必须将主电路直流侧电容的电压控制为适当的值。在实际中，影响直流侧电容器电压的主要因素有：电路中电力电子元器件在工作情况下的损耗；系统中的谐波，不同成分谐波分量间相互作用并产生与电容间的能量交换；系统电压在直流侧产生的能量脉动。
直流侧电压进行控制的传统方法是：通过一个二极管整流器或调压器给直流侧的电容提供一个单独的直流电源，这种方法虽然能够达到调节直流侧电容电压的目的，但增加了整个系统的复杂程度，从而增加了系统的成本、损耗等而较少采用。
另一种方法是通过适当的控制(PI调节控制)，使直流侧电容直接从电力有源滤波器交流侧获取能量，并维持其电压为适当值。如图4.2所示。Uce是Uc的给定值，Ucr是Uc的反馈值，两者之差经PI调节后得到出?ip。
图4.2直流侧电压PI调节控制
它叠加到瞬时有功电流分量ip上，经运算在指令信号ic*：中包含一定的基波有功电流，使电力有源滤波器直流侧与交流测交换能量，从而将Uc调至给定值。调节过程的关键在于有源电力滤波器和交流测间如何进行能量交换。
4．2．2有源电力滤波器电流跟踪控制技术
有源电力滤波器的性能很大程度上依赖于控制器的水平，设计良好的控制器，选用合适的控制策略非常关键。目前，并联有源电力滤波器常用的电流控制方法有：滞坏控制、三角波比较、无差拍控制和近几年兴起的自适应控制、自抗扰控制、神经网络控制、遗传算法和单周控制等。有源电力滤波器的滤波性能完全取决于其调制方法，目前主要采用PWM控制方式，其主要有两种，即滞环比较(瞬时值比较)方式和三角波比较方式。 4.2.2.1 PWM控制原理
PWM(Pulse Width Modulation)控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即
通过一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形(含形状和幅值)。PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，影响也最为深刻。PWM控制技术重要理论基础是采样控制理论的面积等效原理。如图4．7所示，用PWM等效正弦波(SPWM)。正弦波被n等份后可以看为n个彼此相连的脉冲序列(宽度相等，幅值不等)，根据面积等效原理(实际是冲量相等)得到PWM波。可以看出，脉冲幅值相等而宽度按正弦规律变化和正弦波等效的PWM波形(也称SPWM)。同理，如果调制的信号波形是从电网提取的谐波电流，可以用三角波对其进行PWM调制，得到有源电力滤波器中PWM逆变器的控制信号，使主电路产生补偿电流。
图4.4信号波和载波的PWM控制波形
图4_4中把正弦波形ur作为调制信号波，等腰三角形uc作为载波信号，ud为储能元件电容C两端的电压幅值。当载波的瞬时值低于调制信号波时PWM逆变器输出高电平，否则输出低电平。分别用高低电平去控制PWM逆变器电力电子期间的导通和关断。
4.2.2.2滞环比较控制方式
滞环控制是一种电流瞬时值比较控制，当补偿对象与滤波器输出之差超过预定的容许误差时，主电路开关元件动作，滞环电流比较控制是实际电流与指令电流的上、下限相比较且形成一个环带，并以交点作为开关点。滞环比较控制方式基本原理是将补偿电流的指令信号ic*与有源电力滤波器主电路输出的实际补偿电流信号ic和?ic之差作为滞环比较器的输入，通过比较器的输出来控制电力电子器件的通断，从而控制实际补偿电流ic的变化，如图4_5所示。