PDF《低压配电网并联型 有源滤波器的技术实现》

106 107 电力电子 CD技术与应用 POWER ELECTRONIC 直流侧电压,Ucr为参考电压值,其差值经过PI 调节器后,得到误差调节信号Δip,再和ip-iq法 检测出的瞬时有功直流分量ip 相叠加,便是补偿 电流中的基波有功信息,也是直流侧电容能量和 交流电网侧能量交换的信息,最终使直流侧电压 保持到给定值.谐波指令电流是通过ip-iq法检测 出来,并与基波有功电流指令相叠加,成为总的 指令信号,通过电流内环控制,保证了电压型逆 变器通过改变输出电压的幅值和相位,使iouta、 ioutb、ioutc能实时跟踪指令电流信号iaf、ibf、icf, 从而达到谐波治理控制的目的. 5.1 PI控制电流内环 电流内环的电气模型如图5所示. 图中Gc(s)为控制器的传递函数,它是由控 制器采用的控制方法所决定.逆变器有对调制波 进行功率放大的作用,同时也存在延时,Ginv(s) 为逆变器传递函数,GL(s)是系统滤波环节的传 递函数.对电流环我们采用线性反馈法,其数学 模型如下式推导. 从而我们只需对 或者 (r为电感 的电阻)进行校正即可. 从而我们可以采用 um=(Kp+ki/s)(Irefm- im) m=d,q,0 即可对应于电流环的控制. 从而 从而 图6 电流环校正伯德图 图7 电压环校正伯德图

4 瞬时无功理论的谐波检测算法 基于Akagi三相瞬时无功理论的检测方法, 这一检测方法在有源电力滤波器的发展过程中起 到了巨大的推动作用,是目前APF中应用最广的 一种检测方法.该方法将三相电气矢量变换到 α、β坐标,并重新定义瞬时有功、瞬时无功 等,再将这些功率逆变为三相补偿电流.主要有 ip、iq运算方式和p、q运算方式.P、q方法参与 运算的量为三相瞬时相电压和瞬时线电流,而ip、iq方法参与运算的不是三相瞬时相电压本身, 而是与它们同步的三相对称单位正弦量和余弦 量,在硬件电路实现上,p、q方法需要10个乘法 器和2个除法器,而ip、iq方法只需8个乘法器和相 应同步三相正弦余弦发生电路.当电源电压对称 无畸变,负载电流对称时,两种方法都能准确检 测出基波电流有功分量、无功分量和谐波电流分 量.当电源电压和负载电流均畸变时,ip、iq运算 方式仍能准确检测出谐波电流,而p、q运算方式 就存在误差.当三相电压或三相电流不对称时, 直接应用ip、iq运算方式或p、q运算方式都存在检 测误差. 利用总的三相电流减去三相基波电流的瞬时 值,便可得到三相谐波电流的瞬时值.检测流程 如图3所示.

5 谐波补偿闭环控制策略 SAPF闭环控制框图如图4所示.其中,虚 框内为直流侧电压外环控制,Ucf为实时检测的 (5) kzcd.chuandong.com 电流环参数通过上述线性化反馈之后,我们 可以得到电流环的简化传函如下 考虑到系统采样延迟以及系统PWM控制小惯性环 节,我们可以设 为其中T=52e-6s, L=800e-6,r=0.1.从而我们的校正伯德图如图6 所示. 我们将校正环节取为 此时 我们的截至频率为1.1e4rad/s, 相角裕度为42度左右. 5.2 控制电压环设计 在稳态时可以认为iq=0,i0=0,从而(5)式 中上式可以写为 同时当电压环的 截至频率较低时,负载一定时,由(4)式我们可 以确定为一定值. 同时,由(5)式下式我们可以得到 (此处由于Saoia=Sboib=Scoic中的开关函数Sao,Sbo, Sco较小,即Sao1,Sbo1,Sco1 所以有 从而 当我们将负载电流的基波或者对功率滤波得 到)求出之后,我们可以得到Ifund-Iload=Ihref 从而我们对于APF的电流给定为如下所示: 其中ud,uo实际上是对APF的有功功率的 补偿作用,即为了维持bus电压的平衡与稳定,这 是一个必不可少的功率. , 那么,于是我们可以认为电压环 ,同时我们认为电流环的惯性 环节可以等效为 ,其中C=2200e-6.从 而我们可以得到如图7所示. 其中我们选取 ,此时截 图8 ........