PDF《改进的有源电力滤波器滞环电流控制策略》

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3 改进的有源电力滤波器滞环电流控制策略 肖丽平1,

2 ,童朝南1 ,高润泉2 ( 1. 北京科技大学自动化学院,北京市

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8 3;

2. 北京市信息服务工程重点实验室,北京联合大学,北京市

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0 1 ) 摘要:针对滞环电流控制开关频率不固定、 频率范围大从而产生较大损耗的问题, 以提高控制精 度、 减少开关损耗为目标, 提出一种有源电力滤波器随机变环宽滞环电流跟踪控制方法.该方法针 对电力系统负荷的特点, 产生预置变环宽函数, 能够较合理地给出滞环宽度, 并引入随机函数, 将开 关频率范围拉宽, 使电流频谱分布范围更宽, 从而降低谐波畸变率, 减少开关损耗.仿真及实验结 果均证明了其可行性, 可在保持总控制精度的同时有效降低总 开关损耗, 同时具有良好的补偿 性能. 关键词:有源电力滤波器;

随机带宽;

滞环电流跟踪控制;

变环宽控制;

开关损耗 收稿日期:

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修回日期:

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1 7. 国家自然科学基金资助项目(

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北京市教委科技面 上研究项目( KM

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0 2 ) .

0 引言 有源电力滤波器( a c t i v ep o w e rf i l t e r , A P F) 作 为能解决一系列电能质量问题的有效装置之一, 受 到广 大学者的关注[

1 - 2] .A P F 中的关键技术之一― ― ―电流跟踪控制方法是大家的研究热点.目前 采用的电流控制方法[

3 -

6 ] 主要有三角载波电流控制、 滞环电流控制、 正弦脉宽调制( S PWM) 电流控制及 空间矢量控制等, 其中滞环电流跟踪控制技术[

7 -

1 1] 具有控制方法简单易实现, 实时性好, 可实现对电流 的快速跟踪控制, 受负载参数变化影响较小, 鲁棒性 好等优点;

其缺点是输出电压中的谐波分量不含特 定频率[

1 2 -

1 3] , 开关频率不固定, 滞环宽度对开关损耗 与控制精度的影响不一致, 而且直流侧电压的稳定 性不如空间电压矢量控制好.目前滞环电流控制的 研究主要集中在定频研究、 同等控制精度条件下降 低开关频率以降低开关损耗的研究、 采用变滞环宽 度以达到降低电网电流的畸变率等方面的研究上. 本文研究一种随机变环宽滞环电流控制方法, 在保证控制精度的同时, 通过引入随机函数, 拉宽补 偿电流频谱分布, 减小频谱幅值, 从而降低补偿电流 的谐波畸变率.文中通过分析电力系统非线性负荷 的特点, 得到变化的滞环环宽函数, 以达到调整开关 次数而频率不变的目的;

同时, 由于与随 机函数结 合, 使得在电流过零点附近开关频率较大, 而此时电 流幅值较小.较之文献[

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8 ] 的策略, 本文将增加的 随机函数与预测的系统输入电流作为滞环环宽函 数, 使得控制精度更好, 可有效减少负载电流的随机 性影响;

较之传统算法, 本文稳定的开关频率便于数 字化实现, 同时在控制精度相同、 总开关次数相近的 情况下可有效降低开关损耗.

1 电流控制方法 1.

1 主电路拓扑结构 以图1所示传统 A P F拓扑结构为平台, 进行分 析. 图1 三相四线 A P F电路原理图 F i g .

1 P r i n c i p l ed i a g r a mo f t h r e e - p h a s e f o u r - w i r eA P F 图1中, 主电路采用三相电压型逆变器, 由于系 统频率较 高, 开关器件采用绝缘栅双极型晶体管(IGBT) .图中e a, e b, e c 为三相系统电源电压;