基于瞬时电流直接控制的有源电力滤波器电流跟踪新方法

尹春杰 张承慧 陈阿莲 王 鑫 刘 振

（山东大学控制科学与工程学院 济南 250061）

1 引言

有源电力滤波器（Active Power Filter，APF）是一种可动态抑制电网谐波、补偿无功功率的新型电力电子装置，是解决电网谐波污染、实现高效无功补偿的一种有效手段，近年来一直是电力电子学科的研究热点之一，具有并网逆变器的典型特征[1-3]。由于电网电压不可调控，各种并网逆变器都通过控制输出电流实现其功能，输出电流的控制效果直接影响着整机的性能。针对有源电力滤波器，在输出电流控制方面已有多项研究成果，如电流滞环比较控制法[4-6]、电压空间矢量控制法等[7,8]。本文提出通过选择逆变电路开关状态及其作用时间直接控制输出电流的新方法，可简化控制电路、减小输出电抗器、有效改善电流跟踪控制效果。本文提出的新方法易于推广应用于其它形式的并网型逆变装置[7,8]。

2 有源电力滤波器的工作原理

图1为三相有源电力滤波器应用示意图。

图1 三相有源电力滤波器应用示意图Fig.1 Aplication circuit of three-phase APF

设各侧电流均以指向负载侧为正方向，负载电流iL中包含基波有功电流iLfp和无功电流分量iLfq，以及谐波电流分量ih，可表示为

式中 iIfp—负载电流中的基波有功分量；

iIfq—负载电流中的基波无功分量；

当实际 APF补偿电流 iC精确跟踪指令电流即时，电源侧电流iS可表示为

式中 iC—APF实际输出补偿电流。

此时，电源侧电流全部为基波有功分量，APF实现了对负载谐波电流及基波无功电流的补偿。

3 瞬时电流直接控制基本理论

为便于分析，采用图2所示单相简化电路详细分析不同逆变器工作状态对输出电流的影响。……