APF的無(wú)諧波檢測(cè)改進(jìn)控制研究.pdf

1、本文研究?jī)?nèi)容是山西省煤基重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“大規(guī)模間歇式新能源并網(wǎng)技術(shù)開發(fā)”(MD2014-06)中的子課題，針對(duì)的是新能源微電網(wǎng)中的電能質(zhì)量問(wèn)題。
　　有源電力濾波器（active power filter，APF）是電能質(zhì)量治理的重要裝置，其控制方法有諧波檢測(cè)法和無(wú)諧波檢測(cè)法兩大類。其中無(wú)諧波檢測(cè)法的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、計(jì)算量小，因此有更好的實(shí)時(shí)性，便于工程實(shí)現(xiàn)。但在實(shí)際工況運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有的無(wú)諧波檢測(cè)控制法下，APF直流側(cè)電壓

2、隨負(fù)載變化波動(dòng)嚴(yán)重，這不僅減小了直流電壓利用率而且會(huì)降低APF運(yùn)行的穩(wěn)定性，嚴(yán)重影響了APF的補(bǔ)償效果。為此，本文通過(guò)分析在無(wú)諧波檢測(cè)控制法下APF的功率轉(zhuǎn)換過(guò)程及控制模型和算法，提出了應(yīng)用于APF系統(tǒng)的靜止坐標(biāo)系下網(wǎng)側(cè)有功正序電流前饋控制策略，依次通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)對(duì)所提出的控制策略及算法進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　功率流動(dòng)機(jī)理和數(shù)學(xué)模型的建立是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。本文首先從APF狀態(tài)空間方程的小信號(hào)模型出發(fā)，對(duì)傳統(tǒng)無(wú)諧波檢測(cè)控制法的功率變換

3、關(guān)系進(jìn)行了分析，對(duì)APF直流電壓波動(dòng)的產(chǎn)生機(jī)理和交直流功率變換的原理進(jìn)行了詳細(xì)的解釋?；趯?duì)電壓-電流雙環(huán)控制機(jī)理的分析結(jié)果，認(rèn)為控制中應(yīng)將APF視為負(fù)載的一部分，以網(wǎng)側(cè)電能質(zhì)量為控制目標(biāo)，在傳統(tǒng)無(wú)諧波檢測(cè)法的基礎(chǔ)上加入網(wǎng)側(cè)電流前饋算法，以減小APF的動(dòng)態(tài)損耗，加快調(diào)整過(guò)程。
　　在前饋信號(hào)產(chǎn)生環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)中，首先分析了前饋信號(hào)的特點(diǎn)和需求，據(jù)此設(shè)計(jì)了級(jí)聯(lián)延遲信號(hào)對(duì)消（cascaded delayed signal cancella

4、tion，CDSC）濾波器和電流逼近算法：一方面，基于有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)（finite impulse response，F(xiàn)IR）濾波器設(shè)計(jì)原理和延遲信號(hào)對(duì)消（DSC）濾波器設(shè)計(jì)思想，再結(jié)合對(duì)CDSC濾波效果的分析，指出CDSC在應(yīng)用于非對(duì)稱負(fù)載的情況下存在的設(shè)計(jì)問(wèn)題，并通過(guò) CDSC的頻譜特性分析提出了解決方案；另一方面，結(jié)合無(wú)諧波檢測(cè)法下APF控制的網(wǎng)側(cè)電流的功率因數(shù)變化特點(diǎn)，提出以一種新的逼近算法代替瞬時(shí)無(wú)功的計(jì)算，不僅簡(jiǎn)化了計(jì)算

5、過(guò)程，同時(shí)也加快動(dòng)態(tài)調(diào)整過(guò)程。本文提出的網(wǎng)側(cè)電流前饋控制算法可以降低APF系統(tǒng)的損耗，提高直流電壓的穩(wěn)定性，并優(yōu)化了負(fù)荷動(dòng)態(tài)波動(dòng)過(guò)程中的補(bǔ)償效果，減小了APF補(bǔ)償后的不平衡度。
　　合理的電流環(huán)參數(shù)是整個(gè)APF補(bǔ)償優(yōu)化和系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的先決條件。本文在傳統(tǒng)電壓-電流雙環(huán)控制基礎(chǔ)上，針對(duì)比例諧振控制器的特點(diǎn)和實(shí)際離散算法的要求，設(shè)計(jì)了準(zhǔn)比例諧振控制在靜止坐標(biāo)系下的簡(jiǎn)化實(shí)現(xiàn)方法，實(shí)現(xiàn)了APF的精確補(bǔ)償和系統(tǒng)快速響應(yīng)。然后結(jié)合電壓環(huán)、電流