【摘 要】
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随着电力电子装置的广泛应用,电力系统中非线性负荷产生的谐波和无功电流造成了电网中电压和电流波形畸变,严重影响了电能质量。有源电力滤波器(ActivePowerFilter,APF)作为一种
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随着电力电子装置的广泛应用,电力系统中非线性负荷产生的谐波和无功电流造成了电网中电压和电流波形畸变,严重影响了电能质量。有源电力滤波器(ActivePowerFilter,APF)作为一种改善电能质量的有效设施,能很好地抑制电网谐波电流及补偿无功电流。与无源滤波器相比,APF具有响应快、动态补偿性能好的优点,因此从上个世纪八十年代起,成为了研究的热点。
本文首先深入分析了APF的发展现状及趋势;介绍了有源电力滤波器的基本工作原理及基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测(ip-iq)方法;阐述了滑模变结构控制在APF中的应用情况及存在的问题。
其次,基于滑模变结构理论,提出了关于并联有源电力滤波器的补偿电流跟踪和直流侧电压稳定的统一控制策略。分别建立了三相三线制并联型有源电力滤波器在abc和dq坐标系下的统一控制数学模型,以id、iq、Udc作为模型状态变量来定义滑模面,分析系统滑动模态的存在性、可达性及稳定性条件,求得滑模面参数的取值范围;为了有效地抑制系统中存在的“抖振”现象,通过对等效控制率u+i与实际控制率ui的差值进行积分,重新构造积分滑模面。从仿真波形看出,补偿后电网侧a相电流波形接近光滑的正弦波,直流侧电压基本稳定在800V,补偿前a相电流的THD为22.72%,补偿后的THD变为3.34%,仿真结果表明,积分滑模变结构控制补偿的效果较好,有效地抑制了抖振。
最后,考虑到APF在实际运行过程中,系统自身元器件的参数摄动对滑模函数会造成影响;文中通过依次改变APF系统仿真模型中的连接电感Lc和直流侧电容C的值,以此来模拟元器件在实际使用时发生参数摄动的效果;根据系统的稳定性条件证明了系统的鲁棒性;在求开关函数dk时,鉴于滑模面S*i对于控制率(Ui-Ueq)是线性的,简单地构造一组开关函数,获得驱动逆变器的PWM信号,避免了采用电压空间矢量图分析方法存在延时、计算量大等问题。仿真结果表明,构造开关函数的方法简单易行;滑模变结构控制系统具有很强的鲁棒性。
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