有源濾波器的空間矢量控制策略仿真研究(一)

1引言

近年來,由電網非線性負荷引起的諧波問題日益受到重視。而有源電力濾波器與傳統的無源濾波器相比,具有可以同時實現諧波和無功動態補償,響應快;受電網阻抗影響小,不容易與電網阻抗發生諧振;跟蹤電網頻率變化,補償性能不受電網頻率變化的影響等優點。因此，采用有源濾波器（APF）抑制電流諧波成為目前研究的熱點。

2并聯有源濾波器的控制方式

為了使有源濾波器得到理想的補償效果，有必要對其進行適當的控制。按檢測電流的不同，并聯有源濾波器傳統的控制方式可分為三種：①檢測負載電流控制方式（圖1），該控制方式中，其指令電流運算電路的輸入信號來自負載電流；②檢測電源電流控制方式（圖2）；③將以上兩種控制方式結合起來，就得到了復合控制方式（圖3），這種控制方式同時檢測負載電流和電源電流。圖中各個方框的含義如下：

GI(S)為指令電流運算電路的傳遞函數；

GA(S)為補償電流發生器的傳遞函數；

GZ(S)為高通濾波器的傳遞函數；

G(S)為改善補償特性而加入的校正環節；

圖1檢測負載電流控制方式結構圖

圖2檢測電源電流控制方式結構圖

圖3復合控制方式結構圖

圖1所示控制方式為前饋控制，沒有is的反饋，本身作為一個開環系統無法解決系統諧振引起的電網側電流和公共連接點電壓畸變的問題。

圖2中有源濾波器是一個閉環系統，產生諧振部分GZ(S)也包括在閉環內。因此，在控制算法中加入改善動態性能的一階慣性-微分環節G(S)，可以抑制諧振，但該環節的引入削弱了系統穩定性，可能造成系統不穩定。

圖3所示復合控制方式，實質是在檢測負載電流的前饋控制方式中增加了電網側電流的反饋控制，成為前饋-反饋復合系統。其中，前饋控制起主導作用，反饋控制主要用于抑制高通濾波器和電網阻抗之間的諧振，提高控制精度。這種方式綜合了前兩種方式的優點，效果較為理想，故這里采用復合控制方式作為本文中有源濾波器的控制方式。