低壓大功率有源電力濾波器的控制策略研究
3 補償電流的復合控制策略
在數(shù)字控制系統(tǒng)中,由于采樣計算存在延時,同時系統(tǒng)的網(wǎng)側(cè)濾波電感值較小,1/(Lfs+R)會與延時環(huán)節(jié)構(gòu)成一個二階系統(tǒng),容易形成一個諧振峰.在僅采用PI控制的情況下,受控制帶寬的影響,kp不可能取值很大,很難達到理想的電流環(huán)控制效果??梢姡瑢τ趩蜗嗄孀兤鞯目刂?,采用雙環(huán)比例積分(PI)控制或RC的目的是要求這一諧振峰值衰減。這里采用比例(P)控制及基于內(nèi)模原理的RC和RP復合電流控制方法。系統(tǒng)控制框圖如圖3所示。本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/175758.htm
重復控制器在反饋系統(tǒng)中對于周期性外激勵信號的跟蹤和抑制具有很強的控制性能。RP的表達式為:
式中:Kr為直接反饋增益;Ks為重復控制的增益。
RP可彌補PI控制和RC的不足,理論上對各次諧波都有無窮大增益,但存在一個工頻周期的延遲,影響系統(tǒng)的動態(tài)響應速度。這里采用復合控制的方法,以達到理想的控制效果。
4 仿真和實驗結(jié)果分析
通過定性分析,設(shè)計容量為300 kVA的無功諧波補償裝置,仿真和實驗參數(shù):電網(wǎng)電壓400 V/50 Hz,濾波電感350μH,直流側(cè)電容8 250μF,直流電壓750 V,有功負載電阻1.5 Ω,無功負載電感1.28 mH,晶閘管不控整流橋直流側(cè)電阻、電感分別為0.8 Ω,500μH。圖4示出仿真和實驗波形。
由圖4a,b可見,在平衡的無功負載情況下,無功補償電流峰值達到600 A,電網(wǎng)的功率因數(shù)從補償前0.05~0.06提高到補償后的0.99~1,系統(tǒng)補償效果理想。isa,isb,isc為電網(wǎng)電流,iaf為補償電流;由圖4c可見,角接的拓撲結(jié)構(gòu)具有理想的不平衡補償性能;由圖4d可見,該系統(tǒng)能很好地解決不平衡負載造成的電網(wǎng)電流不均衡問題,將電網(wǎng)電流不平衡度由補償前的22.3%降低到補償后的2.4%;由圖4e,f可見,系統(tǒng)具有理想的諧波補償能力;實驗中采用晶閘管整流橋帶阻感負載作為諧波源,諧波電流峰值達到350 A,將電網(wǎng)電流THD由補償前的29.1%~33.4%降至3.4%~4.1%,諧波補償效果較理想。
5 結(jié)論
對無功諧波補償器拓撲進行研究,采用單相控制的方法,對單相負載進行諧波電流檢測和無功電流檢測。在負載不平衡的情況下,提取出不平衡負載中的負序電流和正序無功電流,采用比例、諧振控制和重復控制相結(jié)合的控制策略及雙DSP控制的硬件架構(gòu),從對諧波和無功補償后所得的數(shù)據(jù)可見,該裝置具有理想的補償效果;在不平衡無功負載情況下,補償后的電網(wǎng)電流達到平衡,電網(wǎng)的功率因數(shù)為1,說明三角形連接的H橋結(jié)構(gòu)具有很強的不平衡負載補償能力。實驗驗證了所提復合控制方法是合理有效的,且具有理想的控制效果,數(shù)字實現(xiàn)簡單。
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