并联型三相有源滤波器谐波电流检测控制研究

摘要

本文对一种基于三相PWM电压源变换器的有源滤波装置进行了研究。文章基于开关函数概念建立了三相PWM电压源变换器在ABC坐标系下的数学模型；变换到dq坐标系可简化该数学模型。基于功率平衡关系分析了谐波电流和无功电流的补偿原理。本文采用基于瞬时无功理论的pq法检测谐波电流和无功电流，克服了传统谐波电流检测方法实时性能差的缺点,并且容易实现。但pq法受电网电压波形畸变的影响，精度受到限制，ip、iq法能够消除电压波形畸变的影响。文中采用ip、iq的数学变形,即id、iq法，该方法和控制系统的坐标变换保持一致，更有实用价值。文中给出用DSP实现的数字低通滤波器的设计方法。设计了一种在同步旋转坐标系下用DSP实现的三相软件锁相环，并采用滞后控制提高了其抗干扰能力。通过仿真和实验验证了id、iq检测法的正确性。本文分析了谐波电流补偿控制策略,为消除dq两相电流之间的耦合,用广义零极点对消法设计了复数PI控制器；直流侧电压的控制是保证APF装置工作稳定的必要条件，分析了直流侧电压控制的原理。通过仿真验证了复数PI控制的效果以及谐波补偿策略的正确性。本文设计了采用TMS320F240DSP芯片的有源滤波实验平台，对于谐波电流和无功电流检测进行了实验验证。实验结果表明，采用id、iq法能够实时、准确地检测出非线性负载的谐波电流和无功电流，为有源滤波技术的实现奠定了基础。