基于重復(fù)控制的并聯(lián)型有源電力濾波器設(shè)計.pdf

1、電力電子裝置的廣泛應(yīng)用給電力系統(tǒng)帶來了大量的諧波和無功。這些諧波和無功危及電力系統(tǒng)的安全運行，增加了發(fā)電成本。當(dāng)前消除電網(wǎng)中的諧波和無功主要有兩種方式:1）設(shè)置無源濾波器，這類裝置主要由L和C兩種無源元件組成，通過調(diào)節(jié)回路中的L和C的配比，形成與諧波電流頻率相近的諧振點（一般低于濾波回路的固有諧振頻率，這樣可以防止諧波的放大），使濾波回路對于諧波電流的阻抗遠遠小于上級電網(wǎng)對諧波電流的阻抗。這樣諧波電流就回流入濾波回路而不注入上級電網(wǎng)。此

2、類無源濾波器主要有以下特點:只能濾除某次或者某幾次固定頻率的諧波，體積龐大，損耗較大;2）設(shè)置有源電力濾波器(APF)，APF能夠?qū)崿F(xiàn)對諧波和無功的快速補償。APF克服了無源濾波器的缺點，能夠?qū)崿F(xiàn)諧波的分次補償和全部補償，能夠抑制諧波電流諧振。當(dāng)前APF的理論已經(jīng)基本成熟，影響APF補償精度的因素主要有兩個方面，分別為指諧波指令電流信號的提取環(huán)節(jié)，另一個為指令信號的跟蹤控制環(huán)節(jié)。諧波提取算法大體上可以分為兩類，一類是在頻域內(nèi)的諧波提取算

3、法，另一類是在時域內(nèi)進行諧波提取。頻域內(nèi)常用的有FFT算法，時域內(nèi)常用的有基于瞬時無功功率理論以及最近發(fā)展起來的FBD法。傳統(tǒng)的指令信號的跟蹤控制方法主要有有PI控制以及PID控制，無法實現(xiàn)無靜差地跟蹤APF指令電流信號（各次諧波信號）。減小偏差的唯一方法就是增加P，但這樣會危及系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增加電流諧波以及超調(diào)。最近新發(fā)展起來的比例諧振控制以及重復(fù)控制可以實現(xiàn)對周期指令信號的無靜差地跟蹤控制。電力電子裝置的調(diào)制方法主要有SPWM以及S

4、VPWM等方法，SPWM簡單易于實現(xiàn)，但是直流側(cè)電容電壓的利用率較低。SVPWM調(diào)制方法具有直流側(cè)電容電壓利用率高，易于數(shù)字化實現(xiàn)，輸出波形質(zhì)量好，開關(guān)損耗比較小。
　　本文以三相六開關(guān)管的APF為對象，建立了兩電平APF的數(shù)學(xué)模型，分析了APF的工作原理。研究了基于瞬時無功功率理論的p-q諧波檢測方法、ip-iq諧波檢測方法以及基于FBD的諧波檢測方法。通過對比各種算法，最終采用基于FBD的諧波檢測方法提取諧波指令電流。分別分析

5、了基于PI控制的電流跟蹤控制方法和基于PI控制和重復(fù)控制構(gòu)成的復(fù)合控制的跟蹤方法。電流內(nèi)環(huán)采用復(fù)合控制方法，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)對諧波指令信號的無靜差跟蹤。本文利用MATLAB/SIMULINK搭建了兩電平APF的仿真模型，并采用MATLAB中的S-Function編寫了基于FBD的諧波電流檢測程序、PI控制和重復(fù)控制的電流跟蹤控制程序和兩電平SVPWM調(diào)制程序。仿真結(jié)果驗證諧波檢測方法的準(zhǔn)確性和重復(fù)控制的有效性。最后試制了一臺380V/50