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

1、電力電子裝置的廣泛應(yīng)用給電力系統(tǒng)帶來(lái)了大量的諧波和無(wú)功。這些諧波和無(wú)功危及電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，增加了發(fā)電成本。當(dāng)前消除電網(wǎng)中的諧波和無(wú)功主要有兩種方式:1）設(shè)置無(wú)源濾波器，這類(lèi)裝置主要由L和C兩種無(wú)源元件組成，通過(guò)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(diǎn)（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(duì)于諧波電流的阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上級(jí)電網(wǎng)對(duì)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(jí)電網(wǎng)。此

2、類(lèi)無(wú)源濾波器主要有以下特點(diǎn):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(duì)諧波和無(wú)功的快速補(bǔ)償。APF克服了無(wú)源濾波器的缺點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)諧波的分次補(bǔ)償和全部補(bǔ)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(bǔ)償精度的因素主要有兩個(gè)方面，分別為指諧波指令電流信號(hào)的提取環(huán)節(jié)，另一個(gè)為指令信號(hào)的跟蹤控制環(huán)節(jié)。諧波提取算法大體上可以分為兩類(lèi)，一類(lèi)是在頻域內(nèi)的諧波提取算

3、法，另一類(lèi)是在時(shí)域內(nèi)進(jìn)行諧波提取。頻域內(nèi)常用的有FFT算法，時(shí)域內(nèi)常用的有基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論以及最近發(fā)展起來(lái)的FBD法。傳統(tǒng)的指令信號(hào)的跟蹤控制方法主要有有PI控制以及PID控制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差地跟蹤APF指令電流信號(hào)（各次諧波信號(hào)）。減小偏差的唯一方法就是增加P，但這樣會(huì)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(lái)的比例諧振控制以及重復(fù)控制可以實(shí)現(xiàn)對(duì)周期指令信號(hào)的無(wú)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(jiǎn)單易于實(shí)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(shí)現(xiàn)，輸出波形質(zhì)量好，開(kāi)關(guān)損耗比較小。
　　本文以三相六開(kāi)關(guān)管的APF為對(duì)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(shí)無(wú)功功率理論的p-q諧波檢測(cè)方法、ip-iq諧波檢測(cè)方法以及基于FBD的諧波檢測(cè)方法。通過(guò)對(duì)比各種算法，最終采用基于FBD的諧波檢測(cè)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(duì)諧波指令信號(hào)的無(wú)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(xiě)了基于FBD的諧波電流檢測(cè)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(yàn)證諧波檢測(cè)方法的準(zhǔn)確性和重復(fù)控制的有效性。最后試制了一臺(tái)380V/50