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                            一種改進的有源濾波器分頻閉環控制策略

                            2021-02-26

                            有源電力濾波器作為一種動態抑制諧波的新型電力電子裝置,其控制策略是研究的熱點11]。有源濾波系統多采用數字化控制器實現,其數據采集環節和數字化控制器存在的延時會對系統運行造成隱患[2<,特別是對高次諧波而言,延時的作用可能導致諧波放大,危害電網安全運行。分頻控制策略能對各次諧波進行單獨相位補償,是針對延時問題的有效解決方案。但現有基于SRCT的分頻控制策略需同時檢測負載電流的各次諧波分量和濾波器輸出電流中的各次諧波分量,涉及多次SRCT,控制難度大,不利于數字控制器實現w。在此提出一種改進的有源濾波器分頻控制策略,與傳統的分頻控制策略相比,在不影響相位補償和諧波治理效果的同時,可以將SRCT的次數和濾波器的數量減少一半,從而減少對數字控制器的資源占用,降低控制算法的實現難度。 2有源電力濾波器基本拓撲以三相三線并聯型有源電力濾波器(APF)為例進行分析,其拓撲結構如圖1所示。其中為電網電壓;乙為電網阻抗丄,4和4為網側三相電流;和4為濾波器三相輸出電流;和k為三相負載電流;L為濾波器輸出電抗器。非線性負載為不可控整流負載,當有源濾波器產生與負載電流中諧波成分大小相等、方向相反的補償電流時,電網電流中只存在基波分量,達到諧波電流補償的目的。HS)-Zs /'sa/·A a厶…-/sb/Ah L1 m 1. i,SC/Ac 「/La/'lb/|cjfls jfls非線性負載圖1有源電力濾波器拓撲Fig. 1 Active power filter topology3傳統分頻控制策略分析 APF從采樣到輸出電流的過程,存在采樣濾波延時、采樣間隔延時、互感器相位延時、信號處 理延時等幾個環節的延時,使得補償電流與期待電流存在一定的相位差。以基波為例,通過對某臺濾波裝置延時進行測算,得出基波延時約2.88°延時角,該延時對13次、17次諧波的相位延時角高達37.44°和48.96°。隨著補償次數的提高,相位延時角還會不斷增大,會出現對高次諧波起不到補償,甚至造成放大的現象。綜上,傳統分頻控制需首先提取出各次諧波電流的有功直流分量和無功直流分量,對第n次諧波控制而言,既需要對負載電流做SRCT和低通濾波處理,又需對濾波器輸出電流做SRCT和低通濾波處理,需要2次正向SRCT、1次反向SRCT和4次低通濾波處理,控制實現繁瑣,對數字控制器的資源占用高。由于各次諧波需要補償的相位各不一樣,而分頻控制可以對各次諧波進行單獨控制,實現各次諧波相位的精準補償。因此,分頻控制是針對延時問題的有效解決方案。圖2為傳統基于SRCT的分頻控制框圖,包括直流側電壓控制、諧波控制和調制信號合成3個部分。圖2傳統分頻控制策略4一種改進的分頻控制策略為此,提出一種改進的分頻控制策略,如圖3所示,包括直流側電壓控制、諧波控制和調制信號合成3個部分。Fig. 3 Improved frequency dividing control strategyFig. 2 Traditional frequency dividing control在直流側電壓控制框中,直流側電壓指令信號W與實際直流側電壓信號^相減得到的誤差信號經p丨控制輸出后作為基波有功分量的指令/‘。當SRCT的旋轉角速度為基波頻率叫時,借助SRCT分解濾波器輸出電流中的基波有功和無功分量&采用PI控制器,通過控制基波有功分量來穩定直流側電壓,通過控制基波無功分量來補償負載側無功功率,當基波無功功率指令/心設置為零時,濾波器輸出無功功率為零。

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