Modified PWM with a new indirect current control technique applied to a single-phase shunt active power filter

摘要

This paper presents a novel pulse-width modulation (PWM) control technique applied for current regulation of a single-phase shunt active power filter. The technique is based on the indirect current control strategy. The control system is implemented successively with a standard PWM (S-PWM) and a new modified PWM (M-PWM) to compensate the current harmonics and the reactive power produced by a nonlinear load. The linear regulators are chosen using a frequency-domain model of the filter that is elaborated by a small-signal modelling technique. The M-PWM control technique is based on comparison of a triangular high-frequency carrier signal with the low-frequency load-current fundamental component and its opposite. The M-PWM shifts the first significant-harmonics rays towards twice the switching frequency. Furthermore, it eliminates the spectral rays which are centred on the odd multiples of the switching frequency. Simulation and experimental results obtained on a 1 kVA laboratory prototype are presented to verify the better performance of the M-PWM compared to the S-PWM and its superiority in terms of total harmonic distortion and reactive power compensation.%Ce papier présente une nouvelle technique de contrôle à modulation de largeur d'impulsions (MLI) qui est appliquée pour le règlement du courant d'un filtre actif shunt monophasé. La technique est basée sur une stratégie à contrôle indirect du courant. Le système de contrôle est implémenté successivement avec une MLI standard (MLI-S) et une MLI modifiée (MLI-M) pour compenser les harmoniques du courant et la puissance réactive produite par une charge non linéaire. Les régulateurs linéaires sont choisis en utilisant un modèle en fréquence du filtre qui est élaboré par une technique de modélisation à faible signal. La technique de contrôle MLI-M est basée sur la comparaison du signal porteur de forme triangulaire à haute fréquence avec la composante fondamentale du courant de charge à faible fréquence et son opposé. La MLI-M décale les premières harmoniques significatives vers deux fois la fréquence de commutation. En outre, elle élimine les rayons spectraux qui sont centrés sur des multiples impairs de la fréquence de commutation. Les simulations et les résultats expérimentaux obtenus avec un prototype de laboratoire de 1 kVA sont présentés pour vérifier que les performances de la MLI-M sont meilleures par rapport à la MLI-S. On note aussi sa supériorité en termes de distorsion totale des harmoniques et de la compensation de la puissance réactive.