可选择谐波型有源滤波器的检测及其闭环控制

　　为彻底解决了系统延时问题, 假定谐波电流周期性变化, 可以通过在旋转反变换矩阵中修改电角度来改变进行补偿的时刻。在原有电角度上加入Δθn, 从而彻底补偿了系统延时。Δθn为预测补偿角度。这样, 直流分量经过反变换阵C (Δθn) ^{- 1}n 和C₂₃最终得出n 次谐波电流i_an、i_bn、i_cn。其中, 有C₂₃= C^T₃₂

　　以上讲述的是为某次谐波的检测方法, 当需要APF 补偿特殊指定的某几次谐波时, 如图1 中最下面的虚线框, 可以采取各次谐波并行计算的方式, 分别求出指定的各次谐波, 然后将各次谐波相加得到SHC-A PF 的补偿电流指令信号。

　电流闭环控制

　　上述SHC-A PF 在检测出了谐波电流信号以后, 需要经过电流控制环节, 产生驱动V S I 的PWM信号, 最终由V S I 产生补偿电流。传统方法中由于数字控制器及V S I 延时滞后的存在, 很难采用电流闭环完成对较高谐波电流的跟踪补偿。而对于SHC-A PF, 因为只是补偿低次谐波, 电流闭环的响应速度很容易满足要求, 因此, 可以引入电流闭环。图3 为有源电力滤波器补偿电流闭环控制的结构图, 其中iah、ibh、ich就是补偿电流指令, 来自于检测单元。补偿电流指令信号经过电流控制环节产生PWM 脉冲信号, 从而控制V S I 发出补偿电流iahf、ibhf、ichf。将实际补偿电流与补偿电流指令信号进行比较, 形成闭环的电流跟踪控制。

　　由图3 得到如图4 的补偿电流闭环控制系统的方框图。图中, 误差经过一个P I 调节器后, 经过V S I产生出PWM 电压信号, 作用在电感上产生实际的补偿电流作为系统的输出。V S I 可以近似为一个比例常数。由于被控对象为一阶环节, 所以只需要P调节器就可以使得电流环实现阶跃无静差。

　电压的闭环控制

　　对于SHC-A PF 来说, 控制V S I 直流侧电压十分重要。为了避免增加更多的电路, 在SHC-A PF中, 对直流侧电压的控制是通过在检测模块中增加直流控制部分来实现的。

　　对A PF 而言, 由于瞬时无功功率不会导致其交流侧与直流侧之间的能量交换。交流侧与直流侧的能量交换取决于瞬时有功功率p。如图5 所示, U dcr是电容电压的给定值, U dcf是电流电压的反馈值, 两个量的差经过P I 调节器得到调节信号Δid。由于直流电压调节信号Δid 应该是一个基波的直流有功分量, 直流无功分量Δiq 为零。而在选择性谐波检测方法中经过L PF 的是各次谐波的直流分量I h , 而不是基波的直流分量。所以, 在选择性谐波检测方法中, 直流电压控制信号经过旋转反变换后与各次谐波的电流检测值相减, 使得最终补偿电流信号iah、ibh、ich中包含一定的基波有功电流。从而使A PF 的直流侧和交流侧存在能量的交换, 将U dc调节到给定值。