三相四橋臂有源電力濾波器的控制與實驗研究.pdf

1、三相四橋臂有源電力濾波器具有內(nèi)在處理不平衡電流的能力，可以補償三相四線系統(tǒng)中負序和零序諧波電流。 本文首先建立了三相四橋臂有源電力濾波器在a-b-c和 d-q-0坐標系下的數(shù)學(xué)模型，提出了d-q-0坐標下的交叉解耦和電網(wǎng)電壓前饋的控制策略。 針對三相四橋臂有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)特點，采用三維空間矢量調(diào)制策略。詳細介紹了基于a-b-c坐標系的三維空間矢量調(diào)制的原理和數(shù)字控制算法實現(xiàn)。理論分析和仿真驗證表明，三維空間矢量調(diào)制與

2、傳統(tǒng)的SPWM調(diào)制相比，直流電壓利用率更高，諧波含量卻較低，且隨著微處理器的發(fā)展，算法執(zhí)行時間也是完全可以接受的。 諧波指令提取和電流跟蹤控制是有源電力濾波器的兩大關(guān)鍵技術(shù)。針對三相四線制系統(tǒng)不同負載場合，提出了基于同步坐標變換的d-q-0檢測法和基于離散傅立葉變換的諧波提取算法，二者混合使用，可實現(xiàn)不同負載下的靈活補償。分析了三相四橋臂有源電力濾波器的控制目標和任務(wù)，得到了d-q-0坐標下的電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)控制框圖。詳細介紹

3、了電壓環(huán)和電流環(huán)的數(shù)字PI控制器的參數(shù)設(shè)計過程和結(jié)果。理論分析表明，單純的PI控制在有源電力濾波器的電流跟蹤控制中，不可能無靜差，且隨著電流諧波頻率的升高，補償性能越差，甚至完全失去諧波補償?shù)哪芰?。為減小穩(wěn)態(tài)誤差，引入了重復(fù)控制，提出了電流環(huán)PI控制和重復(fù)控制并聯(lián)的復(fù)合控制策略，詳細介紹了重復(fù)控制器的結(jié)構(gòu)、設(shè)計和穩(wěn)定性分析，并給出了復(fù)合控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計過程和結(jié)果。理論分析表明，電流環(huán)PI控制和重復(fù)控制并聯(lián)的復(fù)合控制策略，穩(wěn)態(tài)精度高，動

4、態(tài)響應(yīng)也較快。 通過Matlab仿真軟件對三相四橋臂有源電力濾波器的拓撲結(jié)構(gòu)、調(diào)制方式、指令提取、控制策略和補償性能進行了詳細分析驗證。仿真結(jié)果與理論基本一致。 最后，搭建三相四橋臂有源電力濾波器的實驗臺架，詳細介紹了主電路和控制電路的設(shè)計過程和結(jié)果。采用TI公司的數(shù)字信號處理器TMS320F2812作為控制芯片，編寫C語言控制程序，完成了系統(tǒng)實驗。實驗結(jié)果較好的驗證了理論及仿真分析的正確性，并得出結(jié)論：基于三維空間矢量