有源滤波器关键控制策略的研究

• 作 者: 臧林怡
• 机 构: 南京理工大学
• 出 处: 南京理工大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 有源电力滤波器 电流检测 电流跟踪 电压控制

随着电力电子技术在电网中的广泛应用，大量非线性负荷的接入，使得电力系统中的谐波污染日益严重、电能质量逐渐下降。有源电力滤波器(Active Power Filter，APF)凭借其在抑制谐波、补偿无功等方面的显著优势，近年来已成为谐波治理领域的热点研究课题。　　本文首先介绍了谐波的产生、危害及其抑制方法;APF滤波作为抑制谐波的有效措施，本文重点分析了其工作原理和关键技术，主要包括谐波电流检测技术、电流跟踪控制技术和直流侧电压控制技术。具体阐述如下:　　(1)针对现有的谐波电流检测算法，以三相三线系统为例，比较分析了基于瞬时无功功率理论的p-q法和ip-iq法的优缺点。在此基础上，选择电路更为简单、检测更为精准的ip-iq法作为该系统的谐波电流检测方法，并在MATLAB/Simulink中搭建其相应的仿真电路。　　(2)电流滞环比较调制法是目前常用的电流跟踪控制方法，其响应速度快、易实现、且具有较好的鲁棒性。但是，由于三相电流的相间影响，固定环宽的滞环比较方法往往存在开关频率波动、稳态误差较大的问题。为此，本文采用可变环宽的滞环比较控制策略，将补偿电流指令信号与实际补偿电流信号的差值及其变化率经模糊化处理后，输入到环宽计算器以实时更新滞环比较器的环宽，进而输出脉宽调制信号，作为主电路开关器件通断的控制信号。仿真结果验证了该方法的有效性。　　(3)传统的基于PI控制器的直流侧电压控制策略，鲁棒性较差，而且易发生电压超调和电流冲击现象，控制效果不理想。为此，将模糊控制引入到直流侧电压控制，采用模糊自适应PI控制器，以维持直流侧电压在合理波动范围。进一步，为降低开关器件的功耗，设计了下垂调节优化的自适应模糊PI控制器，根据电网电压和直流侧电压自动调节参考电压，以改善直流侧电压控制的动、静态性能，并降低功率损耗。仿真验证了该方法的有效性。