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如何有效的控制有源电力滤波器谐波补偿

2017/12/20 18:41:51

 

作为有源电力滤波器,其基本原理是检测负载谐波,注入反相谐波,以谐波的相互抵消达到滤波的目的。一般的有源电力滤波器是一个电流模式控制的电压源逆变器。输出电流是通过逆变器输出的电压作用在输出电感上产生的。由于谐波电流具有时变的特点,这也决定了有源电力滤波器的谐波电流控制器必须响应迅速、控制精度高且稳定。目前,谐波电流控制方法主要有三角载波比较控制法、滞环比较控制法、单周控制法、无差拍控制法和重复控制法等。

三角载波比较控制法是通过将反馈电流值与参考值之间的电流偏差作为谐波电流控制信号,然后将该信号与给定的三角载波作比较,进而生成谐波电流补偿器中各桥臂所需的开关信号。该方法优势在于硬件实现简单且动态性能好,不利因素是补偿器一直处于高频状态,不仅产生噪音而且增加开关损耗。

滞环比较控制法具有简单、性能与系统参数无关、动态响应速度快、鲁棒性好、精度较高等优点,应用较多的是在跟踪电流控制上。但是,该方法的缺点在于滞环宽度的设定上,直接影响到系统的响应速度及电流的补偿精度,比如保持带宽不变,补偿器中开关的变化由补偿电流变化而决定,结果导致较大脉动电流及开关噪声。

单周控制法一般采用定频积分控制来实现,主要由控制器、带复位积分器、比较器及时钟组成。其核心原理是在每一个周期中保持补偿器开关变量的平均值等于控制参考值或两者成一定比例,也即控制开关占空比,目的是消除误差,但缺点是抗干扰性能差。无差拍控制法开关频率固定,具有良好的动态特性,其主要原理是利用空间矢量技术,比较前一时刻的补偿电流值与参考电流值来确定补偿器下一时刻的开关状态,动态响应迅速,适合快速暂态控制。但是,该方法存在计算量大、对系统参数依赖性高、鲁棒性较差的缺点。

重复控制法其控制思想来源于内模原理,需要将控制系统作用的对象进行建模加入内模控制器,使其能高精度跟踪控制变量,当电网工频周期维持不变情况下,该控制器会根据上一周期控制偏差调整当前控制输出,进而逐周期消除重复误差,其缺点是动态响应慢。