一种消除有源电力滤波器系统振荡的控制方法

复合控制方式实质是在第一种方式中增加了电网侧电流的反馈控制，成为前馈－反馈复合系统。其中前馈控制起主导作用，反馈控制主要用于抑制谐振，提高控制精度。这种方式具有前两种方式的优点，效果较为理想，但控制算法也相对复杂，因此,可以想到在前两种方法上进行改进，得到一种既避免了较复杂的算法编制，也能取得较好效果的控制方式。

分析前两种方式，检测负载电流方式不能抑制振荡原因在于没有对产生振荡的无源滤波器GZ(s)环节进行控制。而检测电网侧电流控制方式即使加入校正环节效果也不太好的原因是,要获得好的补偿效果，必须使比例微分环节有较大的增益。而系统的稳定电感器厂家性和控制的精度则要求比较小的增益。这个矛盾影响了最终的效果。为了避开这一矛盾，直接对无源滤波器进行控制就能抑制振荡，改善控制的质量。本文由此提出了一种新的控制方法，即检测无源高通滤波器电流，在前两种控制方式中增加局部反馈的控制方式。

3 新型控制方法的原理分析

图5即应用本文提出的方法，对传统检测电网侧电流控制方式改进后得到的有源滤波器原理图。该控制方式的基本原理是使有源电功率电感器力滤波器产生和无源高通滤波器中振荡电流大小相等，方向相反的补偿电流，从而有效地抑制系统振荡，消除电流、电压的畸变。这和有源电力滤波器消除电网侧电流中谐波的道理是一样的。由于通过高通滤波器的电流相对电网侧电流来说比较小，因此可以直接在无源高通滤波器的电流ih中取1％到10％作为抑制高通滤波器振荡的信号电流，加入到指令电流运算电路产生的补偿参考信号中，得到校磁芯电感器正后的参考电流。再经过电流跟踪控制电路、驱动电路、最后通过高频开关器件的通断决定补偿电流的大小。

图5 对检测电网侧电流控制方式改进后的有源滤波器原理图

改进后控制方式的结构如图6、7所示。图中G1(s)、G2(s)是无源滤波器分别以icL、ih为输入，ih、is为输出的传递函数。由于系统本身包含有微分成分，容易振荡，对干扰信号敏感，采用局部反馈，既可以实现在串联校正中改善系统稳态性能和暂态性能的作用，又可以抑制谐振干扰信号的影响。同时，该局部反馈主要作用在高通滤波器上，对其它部分没有太大的影响。另外，由于该反馈的引入，前向通道的增益有所降低，系统的稳定性提高了。和前面介绍的三种方式相比，不仅能很好地消除振荡，滤除高频谐波，而且结构比较简单，无须复杂的算法大电流电感，很容易实现。

图6 检测负载侧电流控制方式改进后结构图

图7 检测电网侧电流控制方式改进后结构图

4 仿真结果分析

以上分析可以用PSPICE从仿真结果得到验证。

仿真中电网频率为50Hz，三相有源电力滤波器开关器件工作频率为20kHz。非线性负载为三相整流器，后接20mH电感和2Ω电阻。高通滤波器采用50μF的电容。仿真结果如图8、9、10、11和表1所示。

表1 两种传统控制方式改进前后仿真结果比较

控制方式	电网侧电流畸变率	公共点电压畸变率
未补偿时	23.5％	7.90％
检测负载电流控制方式	8.66％	9.22％
检测电网侧电流控制方式	5.06％	5.52％
改进后检测负载电流控制方式	1.82％	2.78％
改进后检测电网侧电流控制方式	1.61％	3.33％

　

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