基于DSP的并联电力有源滤波器的仿真研究
来源： 作者： 发布时间：2015-02-13 09:34:11 浏览量：3仿真结果
本文利用MATLAB对文献[3]的方案进行了仿真研究，利用电气库对一次部分进行建模，利用SIMULINK的基本库和S函数构建具体的离散算法，并在NT工作站上进行仿真。同步dq坐标法的动态响应如图2及图3所示：(仿真频率为50Hz)
图2中，虚线为代表交流电流输入值，幅值呈两次上下阶跃变化，实线为同步dq坐标法的计算输出值，实线在第一个周期002s的上升过程是由于计算中数字积分的数组初始状态为全零值，必须经过一个周期才能精确跟上系电感器生产厂家统值的过程，这一过程会导致APF调制错误，在实际运用中可以利用封闭一个周期的逆变器控制脉冲的方法避过。由图2可见，这一方法需要约一个周期时间做到精确跟随输入信号的变化，这也是任何一种方法都不可避免的；如果计及电源跟上负载变化有一定的延迟，当负载突然增加，电源供电能量增加之前，APF将为负载提供一部分能量；反之，APF将吸收一部分电源多提供的能量。这说明在实际系统的变化过程中，APF将会在电源和负载之间起到一定的缓冲作用。实际工程设计中必须考虑到这种情况带来的器件容量的选节能灯电感器择问题。
图3中第一个周期的情况同上。由图3可见，同步dq坐标法的斜坡响应滞后于输入信号的变化约半个周期，表明在负荷单调连续变化过程中，APF将
图4负载电流波形及频谱分析
图5补偿后电源电流波形及频谱分析
图6大电流情况下电源电流波形及频谱分析
注：图5中的频谱分析中2000Hz以上部分有小的突起，这些部分可以很容易地用并接小电容的方法滤除，由于SIMULINK未能仿真出这一效果，故有待使用试验样机进行验证。
持续为负载提供能量，或将持续被电源充电；这将会导致逆变器直流侧的电压不稳绕行电感器；由于不论数字式滤波或模拟式滤波都有的滞后性，这种情况难以避免，当然在实际系统中，将会由电容电压控制部分进行调节，以补偿电容能量的波动，因而实际的运行效果不会这么恶劣。实际系统中，传统的PI控制法需要人工通过现场试验调整，如何简化整定方法或采取其它策略获取较好的特性还有许多工作可做。
基于谐波电流预测控制法进行指令电流分离和预测的推算方法和有关公式请参阅该文献[3]，这里仅列出部分仿真结果如图4及图5所示。
图4和图5中的仿真条件见表1。
表1图4和图5的仿真条件
| 电源阻抗 | 电感生产0.1mH,0.03Ω | 补偿支路电感 | 3mH |
|---|---|---|---|
| 电压等级 | 400V | PI控制参数 | Kp=1,Ki=10 |
| 调制频率 | 10kHz | 整流桥负载 | 10mH,15Ω（串联） |
| 直流侧电容电压 | 450V | 整流桥控制角 | 70° |
| 直流侧电容 | 4000μF | 分析采样频率 | 50kHz |
| 负载电流THD | 51.4％ | 电源电流THD | 4.22％ |
(1)在负载电流较大的情况下(减小负载阻抗)，APF的补偿效果明显改善，如图6所示，图中的频谱分析方法同上：THD=198％
其中原因可能是因为相同一次情况下固定的开关频率对应的调制引起的高频谐波电流基本相近，尚需进行具体的分析。
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