一种消除有源电力滤波器系统振荡的控制方法

摘要：提出一种增加局部反馈的控制方法，对传统有源电力滤波器控制方式进行了改进。该方法具有能较彻底地消除系统振荡，同时降低电网侧电流和公共连接点电压畸变率的优点。仿真分析结果验证了该方法的有效性。

关键词：有源电力滤波器；谐振；控制方式；高通滤波器

　

1 引言

有源电力滤波器（APF）是一种动态抑制谐波电流、补偿无功的新型装置，具有响应速度快、补偿效果好，能实现动态连续实时补偿等优点。其基本原理在于向电网中注入一个与谐波电流、无功电流大小相等、方向相反的补偿电流，从而达到消除谐波，使电网侧电流成为正弦且电网功率因数为1的目的。因此，采用有效的控制方式，精确地产生补偿电流是决定滤波效果的重要因素。在各种类型的电力有源滤波器中，并联型电力滤波器应用最为广泛。本文对传统的并联有源电力滤波器控制方式进行改进，增加局部反馈环节用于解决系统中无源滤波器引起的振荡问题。仿真结果说明该方法能同时改善电网侧电流和公共连接点电压的波形，降低畸变率。

2 主电路及其传统控制方式

并联有源电力滤波器主电路基本结构如图1所示。由滤波电感Lf，储能电容C和电压源型PWM逆变器组成，通过控制各桥臂的全控型开关器件（如IGBT），使滤波器输出的补偿电流跟踪参考电流。参考电流由指令运算电路对检测到的电流信号按一定的算法进行运算产生，再由跟踪和驱动电路对主电路进行控制。由于主电路中各桥臂开关器件高频开通关断，会在工作频率附近产生次数很高的谐波。为了消除这些谐波，需要在有源电力滤波器的系统中并联由电容、电感、电阻等组成的高通滤波器。为了减少系统的损耗，则消耗在高电感器厂家通滤波器上的功率要尽可能地小。另外，加入高通滤波器以后，电网侧电流中高频谐波滤除了，但可能带来发生谐振和电网侧电流及公共连接点电压波形畸变的问题。

图1 三相有源滤波器主电路结构图

按检测电流的不同，并联有源电力滤波器传统的控制方式分为3种：1种是检测负载电流方式，其指令电流运算电路的输入信号来自负载电流，这是最基本的一种控制方式；另1种是检测电网侧电流方式；还有1种把上述两种方式结合在一起，就得到复合控制方式。[1]

针对高通滤波器引起的直插电感谐振和电流电压畸变问题，采用系统传递函数结构图分析3种控制方式，如图2、3、4所示。图中GI(s)是指令电流运算电路的传递函数，以要检测的电流，如负载电流iL、电源电流is或是两者之和为输入，指令补偿电流为输出。GA(s)是跟踪、驱动电路的传递函数，以指令补偿电流为输入，实际补偿电流ic为输出。GZ(s)是无源高通滤波器的传递函数，以负载电流iL与补偿电流ic之和icL为输入，电源电流is为输出。G(s)是为防止振荡而增加的串联校正微分环节的传递函数。

贴片电感

图2 检测负载电流控制方式结构图

图3 检测电网侧电流控制方式结构图

图4 复合控制方式结构图

采用检测负载电流方式，从图2中可看出这种方式为前馈控制。尽管这种方式对被控量的控制十分有效，但没有is的反馈，本身作为一个开环系统无法解决系统谐振引起的电网侧电感厂家电流和公共连接点电压畸变的问题。

使用检测电网侧电流控制方式，有源滤波器是一个闭环系统，产生谐振部分GZ(s)也包括在闭环内。因此在控制算法中加入改善动态性能的比例微分环节G(s)可以消除部分振荡，效果比前一种好些，但仍然不够理想，而且由于比例微分环节的引入，削弱了系统的稳定性，可能造成系统不稳定。

基于双DSP的实时图像处理系统实时图像处理技术在目标跟踪、机器人导航、辅助驾驶、智能交通监控中都得到越来越多的应用。由于图像处理的数据量大,数据处理相关性高,实时的应用环境决定严格的帧、场时间限制,因此实时图像处理系统必须具有强大

LED通用照明商用化进程及解决方案 在节能环保趋势下，LED照明已成为众多规范机构的目标，如美国能源部 能源之星 计划的1.1版固态照明标准已于2009年2月生效，中国标准化研究院据悉也准备在2010年发布中国版本的LED照明能效标准

环境光传感器(ALS)背光控制解决方案引言环境光传感器（ALS）集成电路正越来越多地用于各种显示器和照明设备，以节省电能，改善用户体验。借助ALS解决方案，系统设计师可根据环境光强度，自动调节显示屏的亮度。因为背光照明的耗电量在系统的总耗

 1/3    1 2 3 下一页 尾页