淮阴师范学院毕业设计
析就很有意义。
VsaVsbVscLicaaicbicccVdc
图3－2 并联型有源电力滤波器原理图
Fig.3－2 Principle diagram of shunt active power filter
图3－3为A相电流和电压PWM波形。滞环比较方式的基本原理使用指令电流与补偿电流的偏差作为滞环控制器的输入，而输出则为PWM脉冲信号，如果偏差超过滞环上限时，则主电路的上面开关管导通，下面关断；反之偏差低于滞环下限时，则上面关断，下面开关管导通[3]。由此可知，这些半导体开关器件的开关频率是随着滞环控制器的输入即电流偏差信号变化而变化的，并不是固定的。因此针对传统滞环固定环宽控制器开关器件开关频率高且范围广的问题，建立如下数学模型[4-7]。
i2HB?ca?icaica+0.5Vdct1-0.5Vdc
图3－3 A相滞环电流和电压PWM波形
Fig.3－3Phase A current and voltage waves with hysteresis band current control
根据基尔霍夫电压定律，由图1可得：
Vsa?Ldica?Vadt (1)
公式（1）中，Vsa为A相电源侧电压；Va为a点电压，当a桥臂上半部导通时, Va等于0.5Vdc；反之，当a桥臂下半部导通时，Va等于-0.5Vdc，此时当逆变器实际输出电
10
淮阴师范学院毕业设计
流等于指令电流i*ca时，可得：
*dicaVsa?L?Va*dt (2)
公式（2）中，
为a点参考电压，当a点实际电压等于参考电压时，逆变器主电路
*ica输出电流等于指令电流。将式（2）减去式（1）得：其中令?ica??a。
*d(ica?ica)d?L?La??(Va*?Va)dtdt (3) ?ica?ica0?t?t1由图（2）可知，当时，，此时有：
Va*L
d?a???(t)??a(0)?HB?HB?La?La1?L??(Va*?0.5Vdc)dt?tt1?0t1 (4)
?ica?icat?t?t12反之，当时，，此时有：
L
d?a???(T)??a(t1)HB?HB?La?Las?L??(Va*?0.5Vdc)dt?tTs?t1Ts?t1 (5)
将式（2）、（4）、（5）联立可得：
*0.12Vd5cic2a4L2VsadHB?[1?2(?)]fLVLdtcdc (6)
式中：HB为滞环宽度；Vdc为直流侧电压；fc为开关管开关频率；Vsa为电源侧电压；L为电感系数；i*ca为指令电流。从式（6）中，可以看出，在传统滞环电流控制中，HB是固定不变的，因此开关频率是随着直流侧电压、电源侧电压以及指令电流的斜率改变而变化的。所以只要环宽HB能够随着直流侧电压、电源电压和指令电流斜率变化而调整，就能控制开关管的开关频率保持不变。本文基于此，设计了随着直流侧电压、电源电压和指令电流斜率变化而变化的可变环宽滞环电流控制器。
3.3 自适应可变环宽滞环控制器的设计
传统滞环电流控制策略存在固定环宽所固有的问题，本文在前文对APF建模的基础上
得到了环宽HB与直流侧电压、电源电压以及指令电流偏差之间的数学关系，可变环宽滞环控制结构图如图3-4所示。将指令电流与补偿电流之间的偏差信号送入滞环比较器后输出PWM脉冲信号，来驱动主电路产生所需的补偿电流。其中滞环比较器的滞环宽度由滞环宽度计算器得到，滞环宽度计算器输入分别是电源电压、直流侧电压以及指令电流偏差。
11
淮阴师范学院毕业设计
本文利用matlab中simulink搭建仿真模型，滞环宽度计算器如图3－4所示。
指令电流+-?icaPWM信号补偿电流Vsa
HB计算Vdc
图3－4 可变环宽滞环控制结构图
Fig.3－4 Diagram of the adaptive hysteresis band controller
图3－5 滞环宽度计算器模块
Fig.3－5 The block of hysteresis band calculator
4 仿真结果及其分析
利用matlab软件对其进行仿真，对两种电流控制算法进行直观的比较。仿真模型中包括三个部分：三相对称电源、谐波负载以及SAPF。为了对两种算法进行对比，仿真中采取相同的参数，三相电源380V/50Hz，谐波负载三相可控硅整流桥，交流侧滤波电感8mh。
12
淮阴师范学院毕业设计
图4－1 可变环宽滞环电流控制器
Fig.4－1Varriable hysteresis band current controller
利用MATLAB软件搭建的滞环电流可变宽控制器如图4－1所示，本文分别对两种电流跟踪算法—固定环宽滞环电流和可变环宽滞环电流跟踪算法进行仿真，两种算法对电流跟踪的图形如下图4－2、图4－3所示。从两张图形中不难看出，可变环宽滞环电流跟踪算法无论是在跟踪精度上，还是在响应速度上都要比固定环宽的滞环电流跟踪算法优越，而在指令电流比较大的时刻，效果尤为明显。
图4－2 可变环宽滞环电流跟踪图
Fig.2 Diagram of the Varriable hysteresis band current tracking
13
淮阴师范学院毕业设计
图4－3 固定环宽滞环电流跟踪图
Fig. 4－3 Diagram of the hysteresis band current tracking
14