有源滤波器的空间矢量控制策略仿真研究(三)

   6 并联APF的空间矢量控制方法 

    在并联有源电力滤波器中，由图4可得状态方程组： 

    式中Ua、Ub、Uc在理论上可直接由di/dt求得,但由于谐波电流的快速变化,求取和检测di/dt很困难,在实际中很少应用。 

    对ABC三相离散化，并假设U≈Uk+1，则有：

    式中X为a、b、c 

    则式（7）可变换为： 

    利用指令电流iaref、ibref、icref近似代替（9）式中的ia（K+1）、ib（K+1）、ic（K+1）；并利用APF发出的补偿电流ia、ib、ic近似代替（9）式中的iaK、ibK、icK。则指令电流iaref、ibref、icref与APF补偿电流ia、ib、ic的偏差经过电流PI调节器，可分别得到三相相电压分量Ua、Ub和Uc，这样使得实际电流跟随指令电流的目标被转化为跟随一个指令电压量，实现APF的空间矢量控制。 

    APF的空间矢量控制算法的仿真模块示于图12。 

图12 APF的空间矢量控制算法实现 

    7 实验仿真 

    为了验证本文提出的电流控制算法的优越性，这里基于MATLAB软件实现了对三相三线制并联APF仿真电路的搭建，如图13所示。仿真主要参数设置如下。 

    ① 三相交流电压源有效值380V，频率50Hz。 

    ② 负载采用一组三相不可控整流桥带阻感负载(R=50Ω，L=1mH)作为谐波源。 

    ③ APF直流侧电压为1000V。 

    ④ APF交流出线侧电感L=3mH。 

    ⑤ 高通滤波器（HPF）C=150μF，R=0.2Ω，L=3.3μH。 

    ⑥ APF指令电流运算电路采用基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法。 

    ⑦ APF控制方式采用复合控制方式，并在控制算法中加入改善动态性能的一阶惯性-微分环节G(S)， 

[page]    ⑧ APF补偿电流发生电路采用两种算法分别进行仿真对比：一是采用三角载波控制算法，开关频率20kHz；二是采用空间矢量控制算法，开关频率5kHz。 

图13 并联型三相三线制APF仿真电路  

图14 未补偿前a相电源电流仿真波形 

    由图14对a相电流的FFT频谱分析知：未补偿前电流谐波总畸变率（THD）为28.52%，电源侧电流发生了较大畸变，主要包括5、7、11、13等次谐波。 

    8 仿真结果分析 

    采用三角载波控制算法和采用空间矢量控制算法时，APF a相补偿电流仿真波形和补偿后a相电源电流仿真波形分别示于图15，图16，图17，图18。  

图15 采用空间矢量控制算法APF a相补偿电流仿真波形 

图16 采用三角载波控制算法APF a相补偿电流仿真波形 

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图17 采用空间矢量控制补偿后a相电源电流仿真波形 

图18采用三角载波控制补偿后a相电源电流仿真波形