并联型有源电力滤波器的电流控制

当今,随着现代化工业技术,特别是现代电力变换技术产品的大量应用,电网中的谐波含量日益增高,功率因数下降,污染问题越来越严重。电网谐波不仅使电能质量降低,而且产生了电磁兼容性问题。电网中的谐波严重威胁着电网的安全运行和电力用户的用电安全,谐波的治理变得空前重要。有源电力滤波器作为治理谐波污染和改善功率因数有效的方式之一,对提高其谐波补偿效果的研究变得尤为重要。本课题针对目前应用最广泛的三相并联型有源电力滤波器,重点对如何提高其谐波补偿性能作了深入研究。 本文建立了三相并联型有源电力滤波器在时域中的电路方程。在此基础上分析了三相电流之间的相互联系,指出了传统的三相滞环控制方式由于没有考虑三相间的关联,存在开关频率波动大、补偿效果不理想等缺点。为了解决这些问题,使用了空间矢量滞环PWM逆变方式,并提出了一种新的参考电压判断方式。并采用双环空间矢量滞环方式加快响应速度。最后通过matlab/simulink和S函数对系统进行仿真分析,仿真结果表明谐波补偿效果较传统三相滞环控制法有显著提升,证明了上述方法的正确性。 为了进一步改善有源滤波器的谐波补偿效果,将原有的三相时域电路方程变换到dp旋转坐标系下,通过分析选取适当的电流控制方法。从dp轴上的方程分析,发现了dp轴上的电流之间的存在耦合关系,对其解耦并在dp轴上对电流进行PI控制以提高谐波补偿效果。仿真表明,PI控制显著的提高了并联型有源电力滤波器的谐波补偿效果。在此基础上,本文又引入了基于内模原理的重复控制,针对本课题的系统模型设计了重复控制器,并将其并联在PI控制器上共同进行电流控制。通过仿真结果证明,谐波补偿效果得到了进一步提高。可见,通过将PI、重复控制方式应用到谐波电流控制中,提升了系统的谐波补偿性能。 最后,改进并完成了以TI公司数字信号处理器(DSP)TMS320F2812为中央处理器的并联电压型有源电力滤波装置。搭建了包括信号检测及调理电路、电源供电电路及IPM驱动电路等控制电路板和主电路,改进了过零检测电路,解决了系统的相位不准确问题。编写了谐波检测及补偿算法的C语言程序,并对该并联电压型有源电力滤波器装置进行小功率实验,实验结果表明,该样机具有准确补偿的性能。