多重化大功率有源电力滤波器的控制系统研究.pdf

第 23 卷 第 1 期 电 工 电 能 新 技 术 Vol. 23 , No. 1 2004 年 1 月 Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy Jan. 2004 多重化大功率有源电力滤波器的控制系统研究 李红雨 , 卓　放 , 雷万钧 , 吴隆辉 , 王兆安 (西安交通大学 , 陕西 西安 710049) 摘要 : 分析讨论了多模块化 PWM 变流器实现的多重化大功率有源电力滤波器的结构、原理以及对 控制系统的要求 ,根据其特点设计了基于双 DSP 的数模混合控制系统 ,给出了控制系统硬件结构 以及软件实现,采用软件锁相和硬件锁相相结合的方式有效地解决了同步问题 ,并针对有源滤波 器应用中的一些具体问题给出了软件解决方案。最后给出了采用该控制方案的二重化有源电力 滤波器的实验结果。实验结果表明 ,基于该控制系统的有源电力滤波器具有很好的补偿效果。 关键词 : 多重化 ; 大功率有源电力滤波器 ; 数模混合控制系统 ; 硬件锁相 ; 软件锁相 ( ) 中图分类号: TM461 　　　文献标识码 : A 　　　 文章编号 : 2004 1 　引言 2 　多重化有源电力滤波器的结构、原理及对 控制系统的要求 非线性负载在配电系统中应用的不断增加 ,使 供电系统的电能质量问题正变得越来越严峻。与此 　　图 1 为多重化大容量有源电力滤波器的基本结 同时 ,生产过程的自动化和智能化以及各种复杂的 构。 精密设备 ,对电能质量也提出了更高的要求[1 ] 。如 何抑制电网谐波 ,改善电能质量成为近年来研究的 热点。有源电力滤波器以其良好的动态响应速度和 补偿特性 , 在理论和实际应用方面都得到很大发 展[2 ] 。 如何实现大功率有源电力滤波器的方法已取得 了不少的研究成果[37 ] 。本文研制的 100kVA 有源电 力滤波器 ,主电路由两个模块化 PWM 变流器单元 组合实现[8 ] ,并可以十分方便地扩展成由更多模块 组成的多重化大容量有源电力滤波器。其控制部分 采用双 DSP 为核心的模数混合控制方案[9 ] ;谐波电 流的检测采用了改进的基于时域的电流检测算法 , 以获得良好的动态响应性能和灵活的补偿目的。采 用软件锁相和硬件锁相技术相结合的方式有效地消 除了因采样以及正、余弦信号不同步所造成的检测 图 1 　多重化有源电力滤波器基本结构 误差 , 同时也解决了电网电压负序存在时的同步问 Fig. 1 　Configuration of multiple active power filter 题。电流跟踪控制由模拟电路完成 ,各模块的补偿 电流指令相同,而载波相差一定角度 ,从而成倍提高 主电路由 n 个 PWM 变流器模块并联组成。这 等效开关频率 ,有效地改善了补偿效果。 些 PWM 变流器模块直流侧并联在一起 , 公用一组 收稿日期 ( ) 基金项目 : 国家自然科学基金重点资助项目 ( ) 作者简介 :李红雨 1978 ,男 ,山东籍 ,博士生 ,研究方向为谐波抑制和电能质量改善 ; ( ) 王兆安 1945 ,男 ,山西籍