电力有源滤波器的相间平衡补偿控制算法

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1、第25卷第6期电力科学与工程V01．25．No．610ElectricPowerScienceandEngineeringJun．，20092009年6月电力有源滤波器的相间平衡补偿控制算法龚锦霞。，解大，张延迟(1．上海交通大学电气工程系，上海200240；2．华东理工大学自动化系，上海200237；3．上海电机学院电气工程系，上海200240)摘要：提出了一种应用于三相三线制系统中的新型电力有源滤波器设计方法。基于直流电压反馈和滞环电流控制算法，对三相系统电流进行直接比较控制，避免了检测谐波和无功电流分量的繁琐过程。在负荷三相不

2、平衡、电源侧不平衡或畸变的情况下仍可保持系统电流三相平衡，且动态变化过程中系统电流无畸变，可保证系统电流波形的平滑过渡。数值仿真结果证明，使用该算法设计的电力有源滤波器能有效补偿谐波和无功电流，抑制负载不对称，对系统补偿时能够具有良好的动态跟踪性，稳定性能好。关键词：三相三线制；有源滤波器；控制算法；仿真中图分类号：TM712文献标识码：A基于单周控制(occ)的APF是一种非线性控0引言制方法，其控制目标是使三相电源电流跟踪三相电源电压的变化，故只能同时补偿无功和谐波，要求有源电力滤波器(APF)是作为一种能动态抑APF的容量较高

3、。OCC方式的前提是假设电网电制谐波电流和(或)补偿无功功率的电力电子装置压平衡无畸变，否则跟踪电压变化的电流也会受影而广受关注”。APF的补偿性能优劣与其所采用响“。现在有大量文献在研究将基于瞬时无功功率的控制计算方法有很大关系。有大量文献对APF理论的，‘法和OCC方法相结合，以求达到准确的补偿电流控制方法进行了研究，提出了多种控制测量和减小计算量及降低硬件设计难度的目标。。方案p。当前用于三相三线制系统的几种谐波电文献【15】提出了用于单相APF的控制算法，流检测方法有基于a一理论的P，g运算法和ip，i可以进行单相补偿或用于

4、三相四线有中线的系统运算法以及基于单周控制理论的控制计算方法等。中，并且采用该算法的APF样机已经研制成功并根据赤木提出的P，g算法构成的谐波及无功投入运行。文献[15】从瞬时有功和无功能量在系电流补偿装置，在工程应用上仅适用于三相平衡正统中传递的角度出发，揭示了补偿过程直流侧与交弦电压的供电系统。文献【7】在理论上证明了该流系统侧的能量流动；提出了用于单相的基于直流理论仅适用电源电压无畸变的情况。基于瞬时无功电压反馈和三角波电流调制的算法；对电压和电流理论的、‘检测方法解决了三相电压非正弦、非控制环进行分析，证明了此算法的可行性。

5、文献对称情况下，三相电路高次谐波和基波负序电流的[16]对采用该算法的APF系统的动态特性进行了准确检测；但该方法在三相电压非正弦、非对称时分析研究。对三相电路基波无功电流的检测存在着误差】。近本文在文献[15】的基础上，将该文中提出的年来，基于该理论的无功补偿和谐波检测思路，人用于单相补偿的实用化的算法推广到三线三线制系们在不断改进中提出了许多适于电源电压畸变情况统中，提出了一种新型的用于三相三线制系统中的的新方法】。这些方法仍需要进行大量的数学运有源滤波器控制算法。与上述的算法相比，该算法算，对系统的实时性能有一定的影响“，其工

6、程避开了检测谐波和无功电流分量的繁琐过程，其控可行性较小。制和实现简单。本文对使用该算法的APF在各种收稿日期：2009-03-01．作者简介：龚锦霞(1984一)，女，上海交通大学电气工程系硕士研究生第6期龚锦霞，等电力有源滤波器的相问平衡补偿控制算法系统条件下进行大量的仿真，结果表明，在负荷三相不平衡、电源侧不平衡或畸变的的情况下，设备=∑[L+sin(kcot+O~k+)+L—sin(

7、i}f+一)+1仍可保持系统电流三相平衡，且动态变化过程中系sin(kogt+)]统电流实现平滑过渡，且稳定性能良好。J蚤【=lsin(kog

8、t+O~k~)一(2~r／3+(、2)1APF补偿系统设计五一sin(kcot+一+(23))+sin(kwt+O~柚)]三相三线无中线补偿系统的结构图如图l所=∑[，Hsin(七∞f++(27r／3))+示。图1中，U为三相系统电压，i，，1i为三相系统电流，iL。，ii为三相负载电流，五一sin(kcot+一一(23))+sin(kcot+舯)]i，i为APF输出的三相补偿电流，【，dc为变式中k为谐波次数，下标+，一，0分别表示正序、流器直流侧电容电压。APF通过电感￡与系统并负序、零序分量。联，其直流侧采用电容C为储能元件。

9、通过对系统三相电压进行锁相并归一化处理，得到三相电压的单位基波正序信号：fu~o=sin(oJt+O．1+)D{‰=sm(mt+。+-(2~r／3))(3)【uto=sm(wt+~l++(23))计算三相对称的参考电流的幅值：／ref