3.1基本原理描述

3.2控制策略分析首

頁三電力有源濾波器下頁返回3.1基本原理描述所有的下標“1”表示基波分量，“h”表示諧波分量假定系統電壓為理想的正弦波，負載電流iLoad為基波分量iLoad1和諧波分量iLoadh之和，即：電力有源濾波器下頁上頁返回設下標“p”為有功分量，并定義為直軸分量；下標“q”為無功分量，此即為交軸分量。將基波分量和諧波分量分解后可得：根據有功功率的定義知，總的有功功率：電力有源濾波器下頁上頁返回對應的無功功率可表示為：模塊3模塊2模塊5模塊1模塊4模塊7iLoad模塊6iLoadicom派克變換有源濾波器等效負載線路阻抗波紋過濾器UsDUsUaUdsetdqabcLPFLPFPLLdqabcIdPIPWMDUdis+iqidUd380V50HZUK3K2K1Ucomicom+idiud電力有源濾波器下頁上頁返回模塊3模塊2模塊5模塊1模塊4模塊7iLoad模塊6iLoadicom派克變換有源濾波器等效負載線路阻抗波紋過濾器UsDUsUaUdsetdqabcLPFLPFPLLdqabcIdPIPWMDUdis+iqidUd380V50HZUK3K2K1Ucomicom+idiud模塊1將三相交流變量變為同步旋轉的坐標系。直軸電流分量為：交軸電流分量為：電力有源濾波器下頁上頁返回模塊3模塊2模塊5模塊1模塊4模塊7iLoad模塊6iLoadicom派克變換有源濾波器等效負載線路阻抗波紋過濾器UsDUsUaUdsetdqabcLPFLPFPLLdqabcIdPIPWMDUdis+iqidUd380V50HZUK3K2K1Ucomicom+idiudDUd=Udset-Ud將直軸電流分量與直流電壓取得平衡，反映直流電壓調整的和有功電流的表征電流為：電力有源濾波器下頁上頁返回模塊3模塊2模塊5模塊1模塊4模塊7iLoad模塊6iLoadicom派克變換有源濾波器等效負載線路阻抗波紋過濾器UsDUsUaUdsetdqabcLPFLPFPLLdqabcIdPIPWMDUdis+iqidUd380V50HZUK3K2K1Ucomicom+idiud模塊2為直流電壓比較環節。模塊3為PI控制器。用于直流電壓的穩定控制電力有源濾波器反映負載基波電流與直流電壓的等效電流之和的綜合電流為：下頁上頁返回模塊3模塊2模塊5模塊1模塊4模塊7iLoad模塊6iLoadicom派克變換有源濾波器等效負載線路阻抗波紋過濾器UsDUsUaUdsetdqabcLPFLPFPLLdqabcIdPIPWMDUdis+iqidUd380V50HZUK3K2K1Ucomicom+idiud模塊4只允許基波分量電流通過。模塊5將同步旋轉坐標再變為三相同步旋轉坐標。電力有源濾波器下頁上頁返回模塊3模塊2模塊5模塊1模塊4模塊7iLoad模塊6iLoadicom派克變換有源濾波器等效負載線路阻抗波紋過濾器UsDUsUaUdsetdqabcLPFLPFPLLdqabcIdPIPWMDUdis+iqidUd380V50HZUK3K2K1Ucomicom+idiud模塊6的第一個比較環節將綜合電流與負載電流進行比較，其電流之差i*只存在負載的諧波電流與直流電壓等效電流，其表達式為：電力有源濾波器下頁上頁返回模塊3模塊2模塊5模塊1模塊4模塊7iLoad模塊6iLoadicom派克變換有源濾波器等效負載線路阻抗波紋過濾器UsDUsUaUdsetdqabcLPFLPFPLLdqabcIdPIPWMDUdis+iqidUd380V50HZUK3K2K1Ucomicom+idiud模塊6的第二個比較環節中將綜合電流與補償電流進行比較。在該比較環節中，補償電流的符號與該電流的參考方向要對應。電力有源濾波器下頁上頁返回ms調制波0msmsms20404040402020200-2525-505000iL/Ais/Aicom/A50-50理想情況下，若并接的有源濾波器將其負載諧波進行了完全補償，即系統輸出電流已成為理想的正弦波，則負載電流iL、系統輸出電流波形is和濾波器的補償電流icom如圖所示。電力有源濾波器下頁上頁返回3.2控制策略分析根據電路的基本原理，有源濾波器連接電感中的電流與在它兩端所施加的電壓應滿足下列方程：上式移相后可得：若連接電感工作在非線性區，則應有：電力有源濾波器下頁上頁返回假定負載電流的諧波得到完全補償，系統輸出電流為理想的正弦波，且節點電壓也近似認為是理想的正弦波：PWM的調制波應該滿足

的要求當電感工作在飽和區時，PWM調制波根據

進行控制。電力有源濾波器下頁上頁返回模塊3模塊2模塊5模塊1模塊4模塊7iLoad模塊6iLoadicom派克變換有源濾波器等效負載線路阻抗波紋過濾器UsDUsUaUdsetdqabcLPFLPFPLLdqabcIdPIPWMDUdis+iqidUd380V50HZUK3K2K1Ucomicom+idiud若連接電感工作在線性區，根據假定和右圖，負載電流、系統輸出電流與有源濾波器的補償電流之間的關系為：電力有源濾波器下頁上頁返回ms調制波0msmsms20404040402020200-2525-505000iL/Ais/Aicom/A50-50完整的理想波形如圖

所示，調制波與節點電壓之間有一個相位差，它與補償電流和連接電感的大小有關。電力有源濾波器下頁上頁返回模塊3模塊2模塊5模塊1模塊4模塊7iLoad模塊6iLoadicom派克變換有源濾波器等效負載線路阻抗波紋過濾器UsDUsUaUdsetdqabcLPFLPFPLLdqabcIdPIPWMDUdis+iqidUd380V50HZUK3K2K1Ucomicom+idiud控制方程組為：電力有源濾波器下頁上頁返回id：節點處輸出的有功電流分量，id*

：直流電壓的幅值，iud

：來源于直流整定電壓Udset與實際反饋電壓的比較輸出:設節點電壓的相角為零，則:K:適當的比例系數電力有源濾波器下頁上頁返回理想穩態情況下，電流i*的交、直軸諧波分量與負載交、直軸諧波電流分量完全對應，它也是補償電流應該輸出的電流。逆變器等效基波輸出電壓與負載電流的諧波成分、直流電壓支撐負載所需有功功率之間的關系為：K4：相應量綱的比例系數電力有源濾波器下頁上頁返回理想情況下，PWM的調制信號只剩下對應于直流電壓的基波調制分量，輸出電壓中只含有有功分量。ms調制波0msmsms20404040402020200-2525-505000iL/Ais/Aicom/A50-50電力有源濾波器下頁上頁返回根據逆變器交直流電量的轉化關系得知：M：轉換系數d：Ucom與U之間的相位差電力有源濾波器下頁上頁返回由于直流側只含有有功電流分量，由此可推得：假設系統工作在完全諧波補償的理想狀態，因此有對式求導后得：一般情況下d較小，可用cosd≈1、sind≈0來簡化上式。電力有源濾波器下頁上頁返回補償電流有功分量與直流電壓相對應：對上式求導后可得：電力有源濾波器下頁上頁返回考慮到DUd

=Udset

–Ud

和可改寫為：…………電力有源濾波器下頁上頁返回電力有源濾波器模塊3模塊2模塊5模塊1模塊4模塊7iLoad模塊6iLoadicom派克變換有源濾波器等效負載線路阻抗波紋過濾器UsDUsUaUdsetdqabcLPFLPFPLLdqabcIdPIPWMDUdis+iqidUd380V50HZUK3K2K1Ucomicom+idiud有源濾波器對負載的基波無功沒有補償作用，僅僅只對諧波的無功有補償作用。下頁上頁返回電力有源濾波器方波負載下，電流總畸變率約為28.9%，假設諧波的功率因數角為6倍的基波功率因數角，b分量的補償電流為：j1：負載基波對應的等效功率因數角若控制系統具有無功補償的功能，則b分量的補償電流可近似表示為：下頁上頁返回電力有源濾波器考慮到式

的控制策略，同時假設系統處于理想補償條件，即在任何時候都有ih+icom=0，因此有：…………下頁上頁返回電力有源濾波器通過給定負載方波可求解基波分量及相應