三相并聯(lián)有源電力濾波器的預(yù)測電流控制方法研究.pdf

1、由于電力系統(tǒng)中非線性負(fù)載的大量增加，日趨嚴(yán)重的諧波污染對電能生產(chǎn)、利用以及設(shè)備的使用造成很大的危害。有源電力濾波器(Active Power Filter，APF)能治理諧波污染、補償無功功率和平衡三相電流，被認(rèn)為是改善電能質(zhì)量的最具前景的方法之一。并聯(lián)型APF因配置靈活、可靠性高等特點，是目前應(yīng)用最廣泛的一種APF形式。而電流跟蹤控制算法作為APF補償效果的最關(guān)鍵因素，直接影響控制性能的好壞。為此，論文針對APF諧波電流跟蹤控制算法進

2、行細(xì)致深入的研究，主要內(nèi)容包括:
　　(1)建立了基于兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的并聯(lián)型APF數(shù)學(xué)模型，深入分析了影響APF性能的幾個關(guān)鍵因素。借助滑窗傅立葉變換分離負(fù)載電流諧波成分;在電流閉環(huán)控制中增加有功電流分量，提取少量的基波分量，保證直流側(cè)電壓的恒定，避免電壓紋波對電流跟隨性的影響;采用比例諧振控制對不同頻率正弦信號進行精確控制，并引入積分控制，實現(xiàn)對少量基波分量的跟蹤控制;利用電壓空間矢量脈寬調(diào)制(Space Vector Pulse

3、 Width Modulation，SVPWM)輸出電壓波形畸變率小的特點輸出調(diào)制信號。
　　(2)提出了基于比例諧振的參考電流預(yù)測和模型預(yù)測結(jié)合的預(yù)測控制，通過采用的滑窗傅里葉分析檢測出每次諧波，然后乘ejωT，則每次諧波在傅里葉逆變換時方便地向前預(yù)測一個控制周期，并借助模型理論分析將補償電流向前預(yù)測一個周期，從而有效補償APF的控制延時和保證系統(tǒng)穩(wěn)定性。從補償精度的角度出發(fā)設(shè)計控制器的比例系數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)相角裕度要求設(shè)計控制器的

4、積分系數(shù)，綜合考慮諧振點跟蹤效果和系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)設(shè)計諧振系數(shù)?；谀Ｐ途瓤紤]，利用分段函數(shù)和滑窗平均算法擬合電抗值，避免模型誤差對模型預(yù)測準(zhǔn)確性的影響。與未考慮延時的補償電流控制方法相比，本文所提出的方法使諧波補償性能得到明顯改善，并通過理論分析和仿真結(jié)果論證該方法的合理性和有效性。
　　(3)研究了三相并聯(lián)APF主電路參數(shù)和控制電路的設(shè)計方法。圍繞系統(tǒng)控制要求和實現(xiàn)功能，從成本、性能、實用性等多方面考慮選擇最佳的參數(shù)和電路，著重

5、分析了直流側(cè)和濾波器的設(shè)計原則。根據(jù)允許電壓紋波和電壓電流跟隨性，設(shè)計直流側(cè)電壓和電容值;針對開關(guān)通斷導(dǎo)致的高次諧波，從諧波濾除效果和濾波器本身性能角度出發(fā)設(shè)計濾波器參數(shù)，并在電容上串聯(lián)阻尼電阻，避免諧振問題。
　　(4)為驗證以上理論研究的正確性，搭建了基于預(yù)測電流控制的三相并聯(lián)型APF實驗平臺，實驗樣機以F28335為控制核心芯片，以FF300R12KT4作為功率放大模塊，并分析了整個系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)框圖。實驗結(jié)果論證了所提出的