并联型有源电力滤波器谐波电流检测及控制策略研究

【摘要】：电网系统中非线性负载以及电力电子设备的大量使用,导致电网中的谐波含量剧增,并造成电能质量变差。并联型有源电力滤波器以其优越的补偿性能,已成为综合治理“电网污染”最有效的手段之一。 本文分析了通用有源电力滤波器的原理及结构分类,给出了三相三线制并联型有源电力滤波器的系统构成以及数学模型。针对电流环参考和反馈电流信号由多次谐波叠加而成,而传统的PI调节器稳态跟踪性能不佳的问题,提出了一种PI控制内环,重复控制外环的双环复合控制策略来改善输出电流波形,其中重复控制保证系统的静态精度,PI控制提高系统的动态性能。同时为了克服非周期性扰动量对控制器稳态精度的影响,对复合控制器进行了改进。在理论分析的基础上,对改进后的复合控制器作了设计,并利用Matlab仿真验证了该控制器的可行性。 谐波电流检测精度以及响应速度将直接决定有源电力滤波器的性能。本文分析了基于瞬时无功功率理论的各种谐波电流检测算法,针对负载波动时有源电力滤波器的动态响应速度与谐波电流指令的跟踪速度相关这一特性,在总结各种算法优缺点的基础上,提出了一种基于d-q坐标系的改进型谐波电流检测方法。该方法在保证谐波电流提取精度的基础上,简化了计算步骤,减少了程序计算量从而提高了响应速度。同时采用SVPWM调制技术,使有源电力滤波器的输出电流可以快速、准确地跟踪参考电流指令值。 在理论分析和仿真研究的基础上,设计了基于TMS320F28335数字处理器控制的并联型三相三线制有源电力滤波器,研制了100A实验样机,对并联型电力有源滤波器进行了具体实验研究。仿真研究和实验表明,有源电力滤波器投入运行后,因非线性负载所产生的电网畸变电流波形明显恢复了正弦,THD含量及系统功率因数均达到了行业要求的标准,满足了工业现场应用的要求。