基于重复PI控制的并联型有源电力滤波器研究

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随着国家科技生产力的发展,越来越多新兴的电力设备被投入电网使用,在带来巨大经济效益的同时,也产生了污染电能质量的谐波。有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)是消除有害谐波的一种有效手段,本文以三相三线并联型有源电力滤波器为研究对象,对它的谐波检测和控制算法方面进行了深入研究。文章首先分析了APF的工作原理,给出了三相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型,还对系统参数进行了设计;指令电流的正确产生与否是有源电力滤波器有效补偿的前提,FBD(Fryze-Buchholz-Depenbrock)谐波检测法利用参考电压来投影变换,既可以检测基波电流,又可以检测任意次谐波电流,具有很大的灵活性,因此被选为本文的谐波检测方法。其次,分析重复控制可以无静差跟踪指令信号的原因,针对其动态性能差的问题,提出将工业中常用的PI算法与其复合使用,给出了重复控制和PI控制串联的方案以及重复控制和PI控制并联的方案,力求使二者相辅相成,既发挥重复的精确性又发挥PI的快速性。按照上述两种方案的控制框图进行了参数设计,得出的仿真结果也证实了复合控制相较于单一的PI控制及重复控制确实有很高的优越性,但同等条件下,重复PI串联时的滤波效果优于重复PI并联时滤波效果,针这一问题,给出了简要的分析。最后,搭建了并联型有源电力滤波器的实验平台,采用FPGA+DSP作为控制芯片,选用外部AD来提高采样精度,详细介绍了电流和电压调理电路的设计过程,实验结果进一步验证了重复PI复合控制策略能够很好的应用于有源电力滤波器中,保证了优越的补偿性能。
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