并联型三相三线制有源电力滤波器电流控制策略研究

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近些年来,随着电力电子技术的飞速发展,大量电力电子器件被广泛应用到各个领域,给电网注入了大量的无功和谐波电流。相比现存谐波和无功的抑制方法,有源电力滤波器因其优良性能成为谐波治理的主流。  本文以并联型三相三线制有源电力滤波器为研究对象,建立数学模型,采用基于瞬时无功功率理论的ip-iq检测法检测谐波,主要对有源电力滤波器电流控制策略进行了研究,取得的研究成果如下:  第一,在PI控制策略中,针对其系统侧电压是一个较大幅度正弦干扰信号,本文提出了反馈式结构对其改进,明显改善了电流的跟踪补偿效果,消除系统运行中信号的干扰作用。  第二,改进后的PI控制补偿后的谐波电流波形上叠加了许多高频分量,电流波形中5次谐波数量仍然较多,无法实现无静差跟踪。为了克服这一缺点,本文提出了对各次谐波均有无穷大增益的重复控制。同时为了使重复控制获得更好的动态性能和鲁棒性,避免突发性干扰引发系统的不稳定,本文从两方面对传统重复控制进行了改进:其一将重复周期减半,通过对比分析系统的收敛性,表明改进后的系统动态响应更好,稳态误差更小;其二在延时环节后加入遗忘因子kf,通过带来阻尼,使所有极点向虚左半轴移动,使系统具有更强的稳定性和鲁棒性。  第三,改进后的PI控制虽然消除系统运行中信号的干扰,但是其不适用于具有周期性外激励信号的系统,改进后的重复控制虽然提高了系统的稳定性和鲁棒性,但其动态响应比较迟钝。本文将PI控制器和重复控制器共同并联作用在控制系统的前向通道中,相互协作,取长补短,通过PI控制提高系统的动态响应速度,弥补重复控制动态响应速度慢的缺点,通过重复控制克服PI跟踪效果不好和稳态精度较差的缺点,从而使复合控制系统动态响应和波形输出质量更佳。  第四,最后结合滞环电流控制,对复合控制系统进一步优化,通过最后仿真波形可以看出补偿后的的电流已非常接近正弦波,且系统过渡时间较短,电流波动较小,电网侧谐波电流畸变率较低,谐波抑制效果更加令人满意。
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