毕 业 设 计
学生姓名 院 (系) 专 业
张帆
学 号
170908040
物理与电子电气工程学院 电气工程及其自动化
有源电力滤波器滞环电流跟踪控制策
题 目
指导教师
略的研究
周凯杰 助教/硕士
2013 年 5 月
淮阴师范学院毕业设计
摘 要：针对有源电力滤波器（APF）传统滞环电流跟踪方式逆变器的开关频率高且频
率范围大的问题，研究了一种可变环宽的滞环电流跟踪控制策略。该策略根据系统开关频率、直流侧电压、主电路电感等参数动态的调节滞环比较器的环宽，不仅能够有效的降低开关频率和频率变化范围，而且在跟踪精度和动态性能上也比传统滞环比较法优越。通过MATLAB仿真表明：该策略的电流跟踪精度满足有源电力滤波器的要求。
关键词：有源电力滤波器，滞环比较法，电流跟踪，自适应
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Abstract：In view of the active power filter (APF), traditional hysteresis current tracking
mode inverter of high switch frequency and the frequency range is big problem, researched a variable loop width of hysteresis current tracking control strategy. The strategy based on the system switch frequency, dc side voltage and main circuit inductance parameters such as dynamic adjust the ring width of hysteresis comparator, not only can effectively reduce the switching frequency and frequency range, but also on the tracking precision and dynamic performance than traditional hysteresis comparison method is superior. Through the MATLAB simulation show that the strategy of current tracking precision meet the requirements of active power filter.
Key words: active power filter, hysteresis comparison method,the current tracking,the
adaptive
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目 录
1 绪论 ........................................................... 4 1.1前言 ......................................................... 4 1.2有源电力滤波器的发展史 ....................................... 4 1.3 有源电力滤波系统工作 ......................................... 5 2 有源电力滤波器的结构和工作原理 ................................. 6 3 滞环电流跟踪算法 ............................................... 9 3.1传统滞环比较原理 ............................................. 9 3.2 自适应滞环电流跟踪方式数学建模 ............................... 9 3.3 自适应可变环宽滞环控制器的设计 .............................. 11 4 仿真结果及其分析 .............................................. 12 结论 ............................................................ 16 参考文献 ........................................................ 17 致谢 ............................................................ 18
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1 绪论 1.1前言
电力电子设备的大规模使用给人们生产生活带来便利的同时，也给电网注入了大量谐波，致使电网污染日益严重，目前有源电力滤波器（APF）成为治理谐波污染的有效手段之一[1]。
有源电力滤波器（APF）不仅能够主动抑制谐波，而且能够对无功功率进行补偿，具有良好的动态性能，可以弥补传统无源滤波器补偿方法的不足。APF的原理是产生与谐波源谐波电流大小相同、相位相反的补偿电流，从而实现滤除谐波电流的目的。而产生的补偿电流必须能实时的准确的跟踪指令电流的变化，目前APF中常用的电流跟踪控制方式主要有三角波比较方式和滞环电流比较方式[2]。
三角波比较方式采用固定的开关频率可以实现无静差跟踪，但由于采用的是定频控制，因而误差较大；并且由于它采用三角载波，因而在输出波形中会存在载波分量。滞环电流比较方式开关频率并不固定，且不需要载波，跟踪精度高，响应快，鲁棒性好，且在输出中不会存在载波分量。但是，由于在传统滞环电流比较方式中是采用固定的环宽H，由此带来的问题是：当电流偏差过大或偏差变化率过大时，环宽H小会使得 APF补偿能力不足或不能实时准确的跟踪指令电流；而当电流偏差过小或电流偏差变化率过小时，固定环宽H又会使得产生的补偿电流过大，导致APF滤波效果不好，尤其是在电流过零点和峰值的时候尤为明显[3]。
针对该问题，本文提出了一种可变环宽的自适应滞环电流跟踪策略，该策略能够该策略根据系统开关频率、直流侧电压、主电路电感等参数动态的调节滞环比较器的环宽，从而有效的弥补传统固定环宽滞环比较策略的缺陷，本文并在此基础上利用matlab软件搭建仿真模型，对这两种策略进行仿真比较，验证所设计的可变环宽的自适应滞环电流跟踪策略的准确性和有效性。
1.2有源电力滤波器的发展史
20世纪60年代末产生的有源电力滤波器的思想，BMBird JFMarsh在1969年发表的一篇论文中，三次谐波电流注入交流电网，以减少电源电流谐波成分，从而抑制谐波，新的方法来提高电流波形。虽然本文没有提到的“有源电力滤波器”，但它是有源电力滤波器思想的种子。
在1971年，H.Sasaki T.Machida全面介绍了有源电力滤波器（APF）的基本工作原理。
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