有源电力滤波器控制策略综述.doc

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1、2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作有源电力滤波器控制策略综述收藏此信息 打印该信息 添加：用户发布 来源：未知摘 要： 针 对 空 间 矢 量 最 优 控 制 、 定 频 滞 环 电 流 控 制 、 单 周 控 制 、 变 结 构 控 制 等 几 种 目 前 在 有 源 电 力 滤 波 器 （ APF） 控 制 中 较 新 、 应 用 较 广 的 方 法 进 行 了 对 比 分 析 ， 指 出 了 它 们 各 自 的 优 缺 点 及 应 用 范 围 。 提 出 了 基 于 单 位 功 率 因 数 (UPF)控 制 和 组 合 变 流 器 相 移 SPWM两 种 控 制 策

2、略 ， 并 进 行 了 仿 真 验 证 。关键词： 单 周 控 制 ； 变 结 构 控 制 ； 单 位 功 率 因 数 控 制 ； 组 合 变 流 器 相 移 SPWM1 引 言近 年 来 ， 随 着 电 力 电 子 技 术 的 发 展 ， 电 力 电 子 装 置 的 应 用 越 来 越 广 ， 它 所 产 生 的 谐 波 和 无 功 功 率 给 电 网 带 来 的 各 种 危 害 也 越 来 越 大 。 为 了 抑 制 高 次 谐 波 和 补 偿 无 功 功 率 ， 近 几 年 出 现 了 许 多 新 型 的 无 功 补 偿 装 置 和 有 源 滤 波 系 统 。 这 些 装 置 虽 然 各

3、 有 不 同 ， 但 有 一 点 是 共 同 的 ， 即 要 求 准 确 快 速 地 检 测 出 谐 波 和 无 功 功 率 ， 从 而 实 现 快 速 补 偿 。 有 源 电 力 滤 波 器 （ APF） 的 关 键 技 术 之 一 就 是 逆 变 器 的 PWM技 术 ， 目 前 常 用 的 PWM技 术 有 ：1） 基 于 正 弦 波 对 三 角 波 调 制 的 SPWM技 术 ；2） 基 于 消 除 特 定 次 数 谐 波 的 HEPWM技 术 ；3） 基 于 电 流 滞 环 跟 踪 控 制 的 PWM技 术 。第 一 种 方 法 适 用 于 模 拟 系 统 ， 在 微 机 控 制 系

4、 统 中 很 少 采 用 ； 第 二 种 方 法 需 要 预 先 计 算 出 要 消 除 的 若 干 次 指 定 谐 波 ， 在 负 载 经 常 变 化 的 情 况 下 ， 跟 随 特 性 难 以 保 证 ； 第 三 种 方 法 比 较 适 合 微 机 控 制 ， 其 原 理 为 实 时 检 测 逆 变 器 的 输 出 、 并 与 跟 踪 目 标 进 行 比 较 ， 当 偏 差 超 出 允 许 的 边 带 时 ， 控 制 器 动 作 ， 使 偏 差 减 小 。一 般 来 说 ， 波 形 质 量 ， 开 关 损 耗 ， 电 压 利 用 率 等 是 衡 量 PWM方 法 的 几 个 重 要 指 标

5、 ， 随 着 现 代 大 功 率 器 件 开 关 频 率 的 不 断 提 高 ， 波 形 质 量 问 题 己 得 到 了 较 好 的 解 决 ， 而 开 关 损 耗 问 题 却 日 益 严 重 ， 以 电 路 拓 扑 改 进 为 代 表 的 软 开 关 技 术 在 解 决 开 关 损 耗 问 题 的 同 时 也 带 来 电 路 结 构 复 杂 化 的 问 题 ， 对 复 杂 电 路 尤 其 如 此 。 所 以 ， 如 何 从 PWM控 制 方 法 的 优 化 上 减 小 开 关 损 耗 ， 是 一 个 值 得 探 讨 的 问 题 。针 对 APF的 控 制 ， 相 关 文 献 提 出 了 各

6、种 控 制 方 法 ， 如 正 弦 三 角 波 调 制 ， 代 价 函 数 最 小 PWM法 和 空 间 矢 量 PWM法 、 单 周 控 制 、 无 差 拍 控 制 、 变 结 构 控 制 等 。 这 里 简 单 介 绍 几 种 较 好 、 较 新 的 控 制 方 法 。2 各 种 控 制 策 略 综 述2. 1 空 间 矢 量 最 优 控 制空 间 电 压 矢 量 法 (SVPWM)也 叫 磁 通 正 弦PWM法 。 它 以 三 相 对 称 正 弦 波 电 压 供 电 时 交 流 电 动 机 的 理 想 磁 通 圆 为 基 淮 ， 用 逆 变 器 不 同 的 开 关 模 式 所 产 生 实

7、 际 磁 通 去 迫 近 基 准 圆 磁 通 。 由 它 们 的 比 较 结 果 决 定 逆 变 器 的 开 关 ， 形 成 PWM波 形 。 此 法 从 电 动 机 的 角 度 出 发 ， 把 逆 变 器 和 电 机 看 作 一 个 整 体 ， 使 电 机 获 得 幅 值 恒 定 的 圆 形 磁 场 。 通 过 控 制 磁 通 或 电 压 矢 量 导 通 时 间 ， 用 尽 可 能 多 的 多 边 形 磁 通 去 逼 近 正 弦 磁 通 。 具 体 方 法 又 分 为 磁 通 开 环 式 和 磁 通 闭 环 式 。 磁 通 开 环 法 用 两 个 非 零 矢 量 和 一 个 零 矢 量 合

8、成 一 个 等 效 的 电 压 矢 量 ， 若 采 样 时 间 足 够 小 ， 可 合 成 任 意 电 压 矢 量 。 此 法 输 出 电 压 正 弦 波 调 制 时 提 高 l5 ， 谐 波 电 流 有 效 值 之 和 接 近 最 小 。 磁 通 闭 环 式 引 入 磁 通 反 馈 ， 控 制 磁 通 的 大 小 和 变 化 的 速 度 。 在 比 较 估 算 磁 通 和 给 定 磁 通 后 ， 根 据 误 差 决 定 产 生 下 一 个 电 压 矢 量 ， 形 成 PWM波 形 。 这 种 方 法 克 服 了 磁 通 开 环 法 的 不 足 ， 解 决 了 电 机 低 速 时 ， 定 子

9、电 阻 影 响 大 的 问 题 ， 减 小 了 电 机 的 脉 动 和 噪 音 。 有 的 学 者 提 出 一 种 应 用 于 新 型 三 电 平 PWM高 频 整 流 系 统 的 电 压 空 间 矢 量 PWM调 制 控 制 方 式 1， 使 得 系 统 不 仅 能 控 制 有 功 功 率 的 传 输 ， 而 且 能 提 供 无 功 功 率 的 吞 吐 。 它 不 仅 优 化 开 关 矢 量 ， 降 低 开 关 频 率 ， 提 高 直 流 侧 电 压 利 用 率 ， 减 小 AC侧 输 入 电 流 的 总 谐 波 畸 变 率 ， 而 且 在 中 点 电 位 控 制 方 面 也 易 于 实 现

10、 。 将 开 关 矢 量 划 分 为 4类 ： 小 开 关 矢 量 ， 零 开 关 矢 量 ， 中 开 关 矢 量 ， 大 开 关 矢 量 （ 见 图 1） 。 开 关 矢 量 选 择 及 优 化 的 原 则 如 下 ： 1) 为 了 优 化 开 关 频 率 ， 开 关 矢 量 选 择 应 该 是 每 次 开 关 矢 量 变 化 时 ， 只 有 一 个 开 关 函 数 变 动 ， 而 且 变 动 值 循 环 ；2) 在 一 个 开 关 周 期 中 ， 开 关 矢 量 的 选 择 是 对 称 的 ；3) 零 矢 量 或 等 效 零 矢 量 的 作 用 时 间 是 等 分 分 配 的 ；4) 考

11、虑 正 开 关 矢 量 和 负 开 关 矢 量 的 协 调 作 用 来 平 衡 中 点 电 位 的 浮 动 。基 于 电 压 矢 量 的 控 制 方 法 本 身 就 有 较 高 的 直 流 电 压 利 用 率 和 控 制 精 度 ， 利 用 该 方 法 能 方 便 地 判 定 参 考 电 压 矢 量 所 在 区 域 ， 从 而 应 用 最 优 电 压 矢 量 进 行 控 制 ， 使 得 SVPWM性 能 进 一 步 提 高 。2 2 滞 环 电 流 控 制滞 环 电 流 控 制 是 一 种 简 单 的 Bang bang控 制 ， 它 集 电 流 控 制 与 PWM于 一 体 。 实 际 电

12、流 与 指 令 电 流 的 上 、 下 限 相 比 较 ， 交 点 作 为 开 关 点 。 指 令 电 流 的 上 、 下 限 形 成 一 个 滞 环 。 滞 环 电 流 控 制 具 有 以 下 特 点 ：1） 滞 环 电 流 控 制 是 基 于 电 流 暂 态 的 控 制 ， 具 有 动 态 响 应 速 度 快 、 鲁 棒 性 好 的 优 点 ；2） 滞 环 电 流 控 制 本 质 是 一 种 隐 含 载 波 的 变 频 SPWM调 制 方 式 ， 在 三 相 高 功 率 因 数 整 流 器 中 ， 滞 环 控 制 的 隐 含 载 波 频 率 随 电 网 电 压 做 周 期 性 变 化 ，

13、变 化 频 率 为 工 频 的 2倍 ；3） 滞 环 电 流 控 制 输 出 频 谱 范 围 宽 ， 滤 波 较 困 难 ， 谐 波 能 量 均 匀 分 布 在 较 宽 的 频 带 范 围 内 。该 方 法 将 指 令 电 流 值 与 实 际 补 偿 电 流 的 差 值 输 入 到 具 有 滞 环 特 性 的 比 较 器 中 ， 然 后 用 比 较 器 的 输 出 来 控 制 逆 变 器 的 开 关 器 件 。 与 三 角 载 波 控 制 方 式 相 比 ， 该 方 法 开 关 损 耗 小 ， 动 态 响 应 快 。 但 是 ， 该 方 法 使 开 关 频 率 变 化 较 大 ， 容 易 引

14、起 脉 冲 电 流 和 开 关 噪 声 。 后 来 ， 为 限 定 开 关 频 率 的 最 大 值 而 提 出 了 变 滞 环 带 宽 的 改 进 算 法 ， 这 必 将 影 响 响 应 速 度 和 补 偿 电 流 跟 踪 精 度 。 为 了 解 决 滞 环 电 流 控 制 变 频 的 缺 点 ， 仍 有 不 少 学 者 在 探 索 改 进 的 方 案 ， 比 如 ： 限 制 最 高 开 关 频 率 ， 通 过 改 变 滞 环 宽 度 实 现 恒 频 控 制 等 。目 前 应 用 于 有 源 滤 波 器 的 电 流 控 制 方 法 一 般 有 两 类 ， 即 滞 环 电 流 控 制 方 法 和

15、 三 角 波 电 流 控 制 方 法 。 前 者 精 度 较 高 且 响 应 快 ， 但 开 关 频 率 可 能 波 动 很 大 ， 后 者 开 关 频 率 恒 定 ， 装 置 安 全 性 较 高 ， 但 响 应 较 慢 ， 精 度 较 低 。 而 基 于 电 压 矢 量 的 控 制 方 法 有 较 高 的 直 流 电 压 利 用 率 和 控 制 精 度 。 为 解 决 既 能 保 持 恒 定 的 开 关 频 率 ， 有 较 高 的 直 流 电 压 利 用 率 ， 又 能 同 时 提 高 有 源 滤 波 器 性 能 和 效 率 的 难 题 ，有 人 提 出 一 种 新 的 基 于 优 化 电

16、压 矢 量 的 有 源 滤 波 器 定 频 滞 环 电 流 控 制 方 法 2。 它 的 主 要 原 理 是 保 持 一 相 开 关 合 于 下 臂 不 动 ， 用 其 余 两 相 开 关 去 独 立 控 制 相 应 的 相 间 电 流 ， 并 不 需 要 估 计 阻 抗 参 数 ， 便 能 实 现 两 相 解 耦 ， 进 而 在 传 统 的 滞 环 控 制 中 实 现 了 开 关 定 频 。 该 方 法 的 特 点 ， 一 是 能 快 速 正 确 判 定 参 考 电 压 矢 量 的 区 域 ， 从 而 选 择 优 化 电 压 矢 量 去 控 制 电 流 ， 二 是 可 选 择 逆 变 器 中

17、 的 两 个 适 当 的 开 关 去 独 立 控 制 相 应 的 两 个 相 间 电 流 ， 不 需 估 计 阻 抗 值 即 可 实 现 开 关 定 频 化 。 在 达 到 较 高 的 控 制 精 度 、 保 证 较 高 的 输 出 电 压 的 同 时 ， 还 实 现 了 开 关 的 定 频 化 ， 从 而 使 有 源 滤 波 器 的 综 合 性 能 有 明 显 提 高 。2. 3 单 周 控 制单 周 控 制 法 ， 又 称 积 分 复 位 控 制 （ Integration Reset Control， 简 称 IRC） 作 为 一 种 非 线 性 控 制 法 ， 最 早 由 美 国 学

18、者 Keyue M.Smedley和 S1obodan Cuk提 出 。 该 技 术 同 时 具 有 调 制 和 控 制 的 双 重 性 ， 通 过 复 位 开 关 、 积 分 器 、 触 发 电 路 、 比 较 器 达 到 跟 踪 指 令 信 号 的 目 的 。 单 周 控 制 器 由 控 制 器 、 比 较 器 、 积 分 器 及 时 钟 组 成 ， 其 中 控 制 器 可 以 是 RS触 发 器 ， 其 控 制 原 理 如 图 2所 示 。 图 2中 ， K可 以 是 任 何 物 理 开 关 ， 也 可 是 其 它 可 转 化 为 开 关 变 量 形 式 的 抽 象 信 号 。 单 周

19、控 制 法 作 为 一 种 新 型 非 线 性 控 制 技 术 ， 它 可 应 用 于 PWM控 制 、 软 开 关 等 。 这 种 方 法 的 基 本 思 想 是 控 制 开 关 占 空 比 ， 在 每 个 周 期 内 强 迫 开 关 变 量 的 平 均 值 与 控 制 参 考 量 相 等 或 成 比 例 。 单 周 控 制 在 控 制 电 路 中 不 需 要 误 差 综 合 ， 它 能 在 一 个 周 期 内 自 动 消 除 稳 态 、 瞬 态 误 差 ， 前 一 周 期 的 误 差 不 会 带 到 下 一 周 期 ， 因 此 ， 克 服 了 传 统 的 PWM控 制 方 法 的 不 足

20、， 适 用 于 各 种 脉 宽 调 制 软 开 关 等 开 关 逆 变 器 ， 具 有 反 应 快 、 开 关 频 率 恒 定 、 鲁 棒 性 强 、 易 于 实 现 、 控 制 电 路 简 单 等 优 点 ， 此 外 ， 单 周 控 制 还 能 优 化 系 统 响 应 、 减 小 畸 变 和 抑 制 电 源 干 扰 ， 是 一 种 很 有 前 途 的 控 制 方 法 。 在 DC/DC变 换 器 中 已 经 得 到 充 分 的 研 究 。 作 为 一 种 调 制 方 式 ， 该 技 术 最 近 在 向 三 相 变 流 器 方 面 ， 如 电 流 型 PFC、 电 压 型 APF探 索 。 I

21、RC具 有 电 路 简 单 可 靠 、 控 制 效 果 好 的 优 点 、 不 仅 具 有 重 要 的 理 论 意 义 ， 而 且 也 具 有 很 好 的 工 程 应 用 价 值 。2. 4 变 结 构 控 制 35目 前 ， 混 合 型 电 力 滤 波 器 （ HAPF） 是 一 种 效 率 较 高 ， 应 用 极 为 广 泛 的 APF。 其 中 ， 无 源 滤 波 器 对 负 载 的 谐 波 电 流 进 行 滤 波 ， 并 提 供 一 定 的 基 波 无 功 补 偿 ； 而 有 源 滤 波 器 则 起 改 善 无 源 滤 波 器 特 性 的 作 用 。 因 而 ， 以 非 常 小 容 量

22、 的 有 源 滤 波 器 ， 就 可 以 弥 补 无 源 滤 波 器 特 性 的 一 些 固 有 缺 陷 。 这 样 既 可 以 改 善 无 源 滤 波 器 的 滤 波 效 果 ， 防 止 其 与 电 网 之 间 发 生 谐 振 ， 又 避 免 了 并 联 有 源 滤 波 器 的 谐 波 电 流 注 入 并 联 的 无 源 滤 波 器 形 成 谐 波 短 路 的 现 象 ， 提 高 了 有 源 滤 波 器 的 有 限 容 量 的 利 用 率 。 而 HAPF的 控 制 策 略 ， 大 多 以 上 世 纪 80年 代 初 H Akagi等 人 提 出 的 瞬 时 无 功 理 论 为 基 础 。

23、通 过 对 电 力 系 统 中 无 功 和 谐 波 电 流 的 检 测 计 算 来 实 现 无 功 功 率 和 谐 波 电 流 的 补 偿 。 不 仅 计 算 、 控 制 复 杂 ， 而 且 由 于 未 对 期 望 的 电 源 电 流 实 现 闭 环 跟 踪 控 制 ， 测 量 和 计 算 误 差 得 不 到 补 偿 ， 影 响 了 其 补 偿 性 能 的 提 高 。 变 结 构 控 制 (Variable Structure Control， 简 称 VSC)理 论 ， 对 系 统 的 变 化 和 外 部 干 扰 不 敏 感 ， 具 有 很 强 的 鲁 棒 性 ， 文 献 4应 用 VSC理

24、 论 ， 在 建 立 空 间 矢 量 数 学 模 型 的 基 础 上 ， 推 出 一 种 混 合 型 电 力 滤 波 器 的 变 结 构 控 制 方 法 ， 避 免 了 较 复 杂 的 谐 波 电 流 计 算 ， 实 现 了 对 电 源 电 流 和 电 容 电 压 的 闭 环 控 制 ， 具 有 良 好 的 控 制 性 能 ， 是 一 种 简 单 有 效 且 易 于 实 现 的 方 法 。2. 5 无 差 拍 控 制 56无 差 拍 控 制 （ Dead Beat Control， 简 称 DBC） 是 一 种 全 数 字 化 的 控 制 技 术 ， 其 基 本 思 想 是 将 输 出 参 数

25、 波 形 等 间 隔 地 划 分 为 若 干 个 取 样 周 期 。 根 据 电 路 在 每 一 取 样 周 期 的 起 始 值 ， 预 测 在 关 于 取 样 周 期 中 心 对 称 的 方 波 脉 冲 作 用 下 某 电 路 变 量 在 取 样 周 期 末 尾 时 的 值 。 适 当 控 制 方 波 脉 冲 的 极 性 与 宽 度 ， 就 能 使 输 出 波 形 与 要 求 的 参 数 波 形 重 合 。 不 断 调 整 每 一 取 样 周 期 内 方 波 脉 冲 的 极 性 与 宽 度 ， 就 能 获 得 谐 波 失 真 小 的 输 出 。 其 优 点 是 动 态 响 应 很 快 ， 易

26、 于 计 算 机 执 行 。 无 差 拍 控 制 逆 变 器 也 存 在 如 下 诸 多 缺 点 ：1） 对 系 统 参 数 依 赖 性 较 大 ；2） 鲁 俸 性 较 差 ；3） 瞬 态 响 应 的 超 调 量 大 ；4） 计 算 的 实 时 性 强 ， 对 硬 件 要 求 高 。为 克 服 DBC的 以 上 种 种 不 足 ， 国 内 外 学 者 做 了 一 些 大 胆 尝 试 。 文 献 7中 提 出 了 一 种 带 负 载 电 流 观 测 器 的 DBC， 假 定 负 载 电 流 变 化 率 在 采 样 间 隔 保 持 不 变 ， 用 两 个 二 阶 观 测 器 分 别 观 测 状 态

27、 变 量 （ 通 常 为 输 出 电 压 和 滤 波 电 感 电 流 ） 和 负 载 电 流 ， 提 高 了 对 不 同 负 载 性 质 的 适 应 性 。 随 着 数 字 信 号 处 理 单 片 机 (DSP)应 用 的 不 断 普 及 ， 这 是 一 种 很 有 前 途 的 控 制 方 法 。 在 APF中 ， 跟 踪 参 考 信 号 的 控 制 方 法 是 决 定 有 源 滤 波 器 补 偿 质 量 的 关 键 。 因 为 ， 只 有 求 得 补 偿 信 号 参 考 值 后 ， 才 能 通 过 反 馈 环 节 和 控 制 变 流 器 的 开 关 元 件 使 变 流 器 产 生 与 参 考

28、 信 号 相 等 的 实 际 信 号 。 文 献 8表 明 ： 用 基 于 DBC的 APF变 流 器 的 输 出 可 以 很 好 地 跟 踪 参 考 谐 波 电 压 信 号 ， 使 负 载 端 的 电 压 波 形 接 近 于 正 弦 波 ， 这 种 APF即 使 在 开 关 频 率 比 较 低 的 情 况 下 也 有 着 良 好 的 动 静 态 响 应 。2. 6 基 于 单 位 功 率 因 数 (UPF)的 控 制 策 略该 控 制 策 略 的 目 的 是 使 非 线 性 负 载 和 滤 波 器 的 并 联 等 效 为 一 电 阻 性 负 载 。 假 设 电 网 电 压 无 畸 变 傅 里

29、 叶 展 开 为如 加 上 滤 波 器 后 负 载 侧 的 输 入 阻 抗 呈 电 阻 性 则 补 偿 后 的 网 侧 电 流 可 表 示 为式 中 ： k为 复 合 非 线 性 负 载 和 滤 波 器 的 组 合 电 导 。电 网 电 流 是 与 电 网 电 压 同 频 同 相 的 正 弦 波 且 没 有 谐 波 成 分 ， 功 率 因 数 为 1（ 单 位 功 率 因 数 ） 。 为 验 证 本 文 所 提 的 基 于 单 位 功 率 因 数 控 制 策 略 ， 利 用 Matlab构 造 图 3所 示 的 实 验 电 路 ， 相 应 参 数 见 表 1， 结 果 见 图 4， 图 5及

30、图 6。 2. 7 组 合 变 流 器 相 移 SPWM有 源 滤 波 和 无 功 补 偿 装 置 要 求 具 有 良 好 的 调 节 性 能 和 足 够 的 输 出 功 率 ， 以 提 供 电 流 的 超 前 和 滞 后 补 偿 ， 同 时 要 求 系 统 具 有 足 够 的 频 带 宽 度 以 达 到 消 除 高 次 谐 波 的 目 的 。 为 了 实 现 对 无 功 电 流 和 高 次 谐 波 电 流 的 有 效 补 偿 ， 需 要 开 关 器 件 工 作 在 较 高 的 频 率 下 。 但 大 功 率 正 弦 波 脉 宽 调 制 （ SPWM） 变 流 器 开 关 频 率 会 受 限

31、制 ， 原 因 为1） 大 功 率 半 导 体 器 件 的 开 关 频 率 较 低 ；2） 高 的 开 关 频 率 会 导 致 较 大 的 开 关 损 耗 ， 降 低 系 统 效 率 。而 多 重 化 的 功 率 变 换 器 调 节 性 能 较 差 ， 不 能 完 全 满 足 现 代 电 网 的 要 求 。 为 此 ， 由 本 文 作 者 之 一 和 加 拿 大 B.T. Ooi教 授 共 同 提 出 9了 组 合 变 流 器 相 移 SPWM技 术 。 相 移 SPWM技 术 的 基 本 思 想 是 ： 在 变 流 器 单 元 数 为 Lx的 电 压 型 SPWM组 合 装置 中 ， 各 变

32、 流 器 单 元 采 用 共 同 的 调 制 波 信 号 sm， 其 频 率 为 fm。 各 变 流 器 单 元 的 三 角 载 波 频 率 为 fc， 将 各 三 角 载 波 的 相 位 相 互 错 开 三 角 载 波 周 期 的 1/Lx， 如 图 7(a)所 示 (变 流 器 单 元 数 Lx=5， SPWM频 率 调 制 比 fc/fm=3， 幅 度 调 制 比 ma=0.8)。 图 7(b)所 示 的 Lx个 波 形 分 别 为 Lx个 变 流 器 单 元 的 输 出 ， 上 述 Lx个 变 流 器 单 元 交 流 输 出 叠 加 形 成 整 个 组 合 变 流 器 的 输 出 波

33、形 ， 如 图 7(c)所 示 。 对 输 出 进 行 频 谱 分 析 ， 变 流 器 单 元 之 一 的 输 出 波 形 频 谱 如 图 7(d)所 示 ， 叠 加 后 整 个 组 合 变 流 器 输 出 波 形 频 谱 如 图 7(e)。 比 较 图 7(d)和 图 7(e)可 见 各 变 流 器 单 元 输 出 叠 加 后 形 成 的 组 合 变 流 器 总 输 出 波 形 中 谐 波 得 到 了 有 效 的 抑 制 。 该 技 术 的 实 质 是 多 重 化 和 PWM技 术 的 有 机 结 合 ， 能 够 在 低 开 关 频 率 下 实 现 大 功 率 变 流 器 SPWM技 术 ，

34、 而 且 显 著 地 减 少 了 输 出 谐 波 ， 改 善 了 输 出 波 形 ， 从 而 减 少 滤 波 器 的 容 量 。 同 时 ， 相 移 SPWM变 流 器 具 有 良 好 的 动 态 响 应 和 较 高 的 传 输 频 带 ， 使 得 许 多 先 进 的 控 制 手 段 得 以 应 用 ， 控 制 性 能 得 以 提 高 。 电 流 型 变 流 器 由 于 具 有 直 接 提 供 电 流 ， 运 行 可 靠 ， 保 护 简 单 等 优 点 ， 而 在 许 多 大 功 率 场 合 得 到 应 用 。 例 如 ： 电 网 有 源 补 偿 装 置 ， 如 果 采 用 电 流 型 相 移

35、 SPWM技 术 可 以 达 到 结 构 简 单 ， 控 制 特 性 好 ， 响 应 快 ， 频 带 宽 ， 消 除 谐 波 能 力 强 等 优 点 。 文 献 10中 应 用 于 SVG和 SMES的 这 项 技 术 称 为 相 移 SPWM。 这 就 解 决 了 大 功 率 装 置 与 器 件 开 关 频 率 较 低 的 矛 盾 ， 可 使 GTO等 特 大 功 率 器 件 组 成 的 变 流 器 用 于 APF装 置 。 因 此 ， 这 种 技 术 在 APF等 大 功 率 场 合 中 具 有 广 阔 的 应 用 前 景 。3 结 语本 文 提 及 的 几 种 比 较 新 颖 的 APF

36、控 制 策 略 。 在 电 压 矢 量 基 础 上 实 行 滞 环 电 流 控 制 可 在 同 样 的 控 制 精 度 下 ， 有 效 地 降 低 开 关 频 率 ， 减 小 APF的 开 关 损 耗 ； 单 周 控 制 在 一 个 周 期 内 消 除 稳 态 、 瞬 态 误 差 ， 具 有 反 应 快 、 抗 电 源 干 扰 、 控 制 电 路 简 单 等 优 点 ， 是 一 种 很 有 前 途 的 控 制 方 法 ； 变 结 构 控 制 对 系 统 的 变 化 和 外 部 干 扰 不 敏 感 ， 具 有 很 强 的 鲁 棒 性 ； 无 差 拍 控 制 是 一 种 全 数 字 化 的 控 制

37、 技 术 。 有 关 APF的 控 制 策 略 正 随 着 DSP技 术 和 智 能 控 制 理 论 的 发 展 而 不 断 涌 现 。 随 着 控 制 策 略 的 改 进 ， APF的 特 性 也 将 不 断 提 高 ， 而 相 应 的 价 格 也 必 将 下 降 。 参 考 文 献 1 高 景 德 电 机 过 渡 过 程 的 基 本 理 论 及 分 析 方 法 (上 、下 册 )M.北 京 :科 学 出 版 社 ， 19832 Malesani L.,Mattavelli P.,Tomasin P. High performance Hysteresis Modulation Techni

38、que for Active FiltersJ.IEEE Trans. on PE,1997,12(5):876 884.3 Casini D., Marchesoni M., et al. Sliding Mode Multilevel Control for Improved Performances in Power Conditioning SystemsJ.IEEE Trans.On PE,1995,10(4):453 463.4 童 梅 .一 种 混 合 型 电 力 滤 波 器 的 变 结 构 控 制 J. 电 工技 术 学 报 ,2002， (17)1:59 63.5 S.Bus

39、o, L. Malesani, and P. Mattavelli. Dead beat Current Control for Active PowerC.in Proc. IECON 98, Aachen, Germany, 1998:1859 1864.6 Gokhale K.P.,Kawamura A.Dead Beat Microprocessor Control of PWM Inverter for Sinusoidal Output Waveform SynthesisJ.IEEE Trans.IA,1987,23(5):901 910.7 Yokoyama T. and Ka

40、wamura A.Disturbance Observer Based Fully Digital Controlled PWM Inverter for CVCF OpeerationJ. IEEE Trans. on PE,1994,9(5):473 480.8 李 玉 梅 ， 马 伟 明 .无 差 拍 控 制 在 串 联 电 力 有 源 滤 波器 中 的 应 用 J.电 力 系 统 自 动 化 ,2001， 25（ 8） ： 28 30.9 Zhong chao Zhang, B.T. Ooi. Multi modular Current Source SPWM Converter for SMESJ. IEEE trans. PE, 1993,8(3): 250 256.10 Zhang Z.C.,Kuang J.B.and Ooi B.T.Forced Commutated HVDC and SVC Based on Phase shifted Multi converter ModulesJ. IEEE Trans. on PE, 1993,8(4):712 715.