并聯(lián)型電力有源濾波器的諧波檢算與控制策略

1、 . . . 碩士學(xué)位論文并聯(lián)型電力有源濾波器的諧波檢算與控制策略研究Research on Harmonic detection and Control Methodof Active Power Filter73 / 80中文摘要摘要：隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展以與各種用電設(shè)備對電能質(zhì)量要求的不斷提高，諧波抑制和無功補(bǔ)償問題越來越得到人們的重視。有源電力濾波器作為動(dòng)態(tài)抑制諧波和補(bǔ)償無功的電力電子裝置，對比其他無源濾波等裝置有不可比擬的優(yōu)勢。本文對有源電力濾波器種類與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，選擇電壓并聯(lián)型有源電力濾波器作為研究對象。提出了一套有源濾波器的設(shè)計(jì)方案，重點(diǎn)研究了諧波電流檢算方法和電壓電流雙

2、閉環(huán)的控制策略。本文研究了基于瞬時(shí)無功理論的兩種諧波電流檢算方法pq法和ip-iq法以與由此衍生出來的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)電流矢量法。分別對三種方法做數(shù)學(xué)推導(dǎo)和仿真分析，并對網(wǎng)側(cè)電壓畸變等不同情況下三種方法的諧波電流檢算效果進(jìn)行了對比分析。設(shè)計(jì)30階無限長數(shù)字濾波器，在采樣頻率為5KHZ時(shí)的響應(yīng)時(shí)間為6mS。討論了兩種電流跟蹤控制方法，三角波比較法和滯環(huán)比較法，并根據(jù)IGBT開關(guān)頻率要求提出定頻滯環(huán)比較法，就三角波與定頻滯環(huán)兩種控制方式仿真比較其對補(bǔ)償效果的影響。研究ip-iq法和dq0法在直流電壓控制上的實(shí)現(xiàn)方法。本文設(shè)計(jì)了基于DSP：TMS320F2812的數(shù)字化控制系統(tǒng)，并采用C語言編寫的算法控制軟

3、件。搭建了整套APF實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，完成了系統(tǒng)主電路和控制電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試，在三相不控整流負(fù)載下實(shí)驗(yàn)，完成APF的基本功能。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了諧波檢算方法和控制方法的有效性。關(guān)鍵詞：有源電力濾波器；瞬時(shí)無功理論；旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換；諧波；無功分類號：ABSTRACTABSTRACT: Along with the development of power electronics technology, as well as improved requirement of power quality, harmonic suppression（諧波抑制） and reactive power compen

4、sation（無功補(bǔ)償） has got more attention. As a dynamic compensation equipment, active power filter has much larger advantages than other compensation methods. Compared with other kinds of APF, this paper chose three phase shunt APF to study and puts forward a design of shunt active power filter based on

5、DSP control, with special attention on harmonic detection and control strategy. There are p-q method, ip-iq method based on instantaneous reactive power theory and dq0 method based on dq0 transformation to be study. Three methods calculation results were compared under different voltage circumstance

6、s with simulation.30 bands finite digital filter was designed whitch dynamic response time is 6 mS at the sampling frequency of 5 kHz. Two current tracking control methods were discussed and fixed frequency hysteresis-loop comparator was chosen according the requirement of IGBT. DC voltage cont

7、rol method was studied in the two detecting method.A design of control system selecting DSP as the control core and its hardware design and software flow are introduced in detail. The results validate the method of reactiveand harmoniccurrentdetection and control strategy in the dissertation, and al

8、so meet the design requirement of APF.KEYWORDS：Active power filter; reactive power; harmonicCLASSNO：目錄中文摘要iiiABSTRACTiv1引言11.1諧波抑制和無功補(bǔ)償?shù)囊饬x11.1.1諧波抑制的意義11.1.2無功補(bǔ)償?shù)囊饬x11.2諧波和無功的補(bǔ)償方法21.3有源電力濾波器的原理、分類和發(fā)展31.3.1有源電力濾波器的工作原理31.3.2有源電力濾波器的分類41.3.3有源電力濾波器發(fā)展趨勢72并聯(lián)型有源電力濾波器設(shè)計(jì)102.1諧波電流檢算電路102.1.1坐標(biāo)變換與瞬時(shí)無功理論102.1.

9、2p-q法142.1.3ip-iq法162.1.4dq0法182.1.5檢算方法對比分析202.2數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)202.2.1用Matlab設(shè)計(jì)有限長單位沖擊響應(yīng)濾波器212.2.2濾波器性能分析222.3電流閉環(huán)控制242.3.1三角波比較方式242.3.2滯環(huán)控制方式242.3.3無差拍定頻比較控制252.3.4仿真分析和比較262.4電壓閉環(huán)控制312.4.1ip-iq方式直流側(cè)電壓控制322.4.2dq0方式直流側(cè)電壓控制323并聯(lián)有源電力濾波器控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)343.1控制系統(tǒng)總體構(gòu)成343.2TMS320F2812控制板介紹343.2.1電源電路363.2.2復(fù)位電路363.2

10、.3時(shí)鐘電路373.2.4引導(dǎo)和工作模式選擇373.3測量電路與調(diào)理電路383.3.1交流側(cè)電壓檢測電路383.3.2交流側(cè)電流檢測電路403.3.3直流側(cè)電壓檢測電路413.3.4電網(wǎng)電壓過零檢測電路423.4IGBT主電路433.4.1IGBT驅(qū)動(dòng)電路433.4.2接口電路454三相并聯(lián)型有源電力濾波器控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)464.1主程序模塊474.2中斷服務(wù)子程序程序模塊484.2.1捕獲中斷484.2.2功率驅(qū)動(dòng)保護(hù)中斷服務(wù)程序494.2.3T1定時(shí)器中斷服務(wù)程序505實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)成與方案驗(yàn)證525.1帶有諧波的負(fù)載側(cè)電路525.2檢測和調(diào)理電路模塊535.3控制電路模塊555.4主電路模塊

11、565.5控制板補(bǔ)償結(jié)果586結(jié)論60參考文獻(xiàn)61作者簡歷63獨(dú)創(chuàng)性聲明64學(xué)位論文數(shù)據(jù)集651 引言1.1 諧波抑制和無功補(bǔ)償?shù)囊饬x1.1.1 諧波抑制的意義電力是現(xiàn)代人類社會(huì)生產(chǎn)與生活不可缺少的一種主要能源形式。但諧波問題對 電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行構(gòu)成潛在的威脅，給周圍電氣環(huán)境帶來了極大影響。諧波被認(rèn)為是電網(wǎng)的一大公害。對電力系統(tǒng)諧波問題的研究已成為電氣工程領(lǐng)域一個(gè)重要的研究課題。感性負(fù)載的整流電路所產(chǎn)生的諧波污染和功率因數(shù)滯后是眾所周知的，而實(shí)際上直流側(cè)含濾波電容的二極管整流電路也是污染嚴(yán)重的諧波源，雖然其輸入電流的基波分量相位與電網(wǎng)電壓相位大體一樣，位移因數(shù)接近一，但其輸入電流的

12、諧波分量卻很大，因而總功率因數(shù)很低，給電網(wǎng)造成嚴(yán)重污染。逆變和斬波裝置所需的直流電源來自整流電路，尤其是由直流電壓源供電的逆變或斬波裝置，其直流電壓源大多是由二極管整流再經(jīng)電容濾波得到的，因此諧波和無功問題也很嚴(yán)重。此外，彩電和個(gè)人電腦等精密家用電器和辦公設(shè)備，都含開關(guān)電源，它們的日益普與所帶來的諧波污染問題亦日益嚴(yán)重。另外，周波變流器和采用相控方式的交流電力調(diào)整電路都是諧波和無功問題最突出的電力電子裝置。由于電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種電力電子裝置在電力系統(tǒng)、工業(yè)、交通與家用電器中的應(yīng)用日益廣泛，諧波所造成的危害已日益嚴(yán)重1：（1）諧波使電能產(chǎn)生傳輸和利用的效率降低，使電器設(shè)備過熱、產(chǎn)生振動(dòng)

13、和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短；（2）諧波引起電力系統(tǒng)局部串并聯(lián)諧振使諧波含量放大造成電容器等設(shè)備燒毀。（3）諧波還會(huì)引起繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作。（4）諧波使電能計(jì)量出現(xiàn)混亂。（5）諧波會(huì)對鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量；導(dǎo)致信息丟失，使通信系統(tǒng)無常工作。因此，改善電能質(zhì)量，采用一定措施抑制諧波的產(chǎn)生或在生成諧波的負(fù)載側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償已成為目前的重要趨勢。1.1.2 無功補(bǔ)償?shù)囊饬x人們對有功功率的理解非常容易，而要深刻認(rèn)識(shí)無功功率卻并不是輕而易舉的。在正弦電路中，無功功率的概念是清楚的，而在含有諧波時(shí)，至今尚無獲得公認(rèn)的無功功率定義。但是，對無功功率這一概念的重要性，對無功

14、補(bǔ)償重要性的認(rèn)識(shí)，卻是一致的。無功功率對供電系統(tǒng)和負(fù)荷的運(yùn)行都是十分重要的。電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗主要是電感性的，因此，網(wǎng)絡(luò)元件和負(fù)載所需要的無功功率必須從網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)地方獲得。顯然這些無功功率要由發(fā)電機(jī)提供并經(jīng)過長距離傳送，通常也是不可能的。合理的方法應(yīng)是在需要消耗無功功率的地方產(chǎn)生無功功率，即無功補(bǔ)償。無功補(bǔ)償?shù)囊饬x主要有以下幾點(diǎn)：（1）提高供電系統(tǒng)與負(fù)載的功率因數(shù)，降低設(shè)備容量，減少功率損耗。（2）穩(wěn)定受電端電網(wǎng)的電壓，提高供電質(zhì)量。在長距離輸電線中合適的地點(diǎn)設(shè)置動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置還可以改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高輸電能力。（3）在三相不平衡的場合，通過適當(dāng)?shù)臒o功補(bǔ)償可以平衡三相有功和無功負(fù)載

15、。諧波抑制和無功補(bǔ)償雖然是兩個(gè)相對獨(dú)立的問題，但兩者又有非常緊密地聯(lián)系：首先，各類電力電子裝置目前已成為供電系統(tǒng)中主要的諧波源，同時(shí)其功率因數(shù)也很低，消耗大量的無功功率；再者，補(bǔ)償諧波的裝置通常也都是補(bǔ)償基波無功功率的裝置，如LC濾波器、電力有源濾波器等。因此，這里把諧波抑制和無功補(bǔ)償兩個(gè)問題一起研究。1.2 諧波和無功的補(bǔ)償方法解決諧波和無功污染的主要思想有兩種：一是裝設(shè)諧波和無功補(bǔ)償裝置，這對各種諧波源都是適用的；另外可以通過對電力電子裝置本身進(jìn)行改造，使之不產(chǎn)生諧波，且功率因數(shù)為一。后者的應(yīng)用主要有：PWM整流技術(shù)，多重化技術(shù)，功率因數(shù)校正技術(shù)（Power Factor Correcto

16、r-PFC），矩陣式變頻器等。下面對補(bǔ)償諧波和無功的電力電子裝置進(jìn)行簡要介紹。對于諧波的抑制，最早的方法是使用LC無源濾波器，這是由電力電容器、電抗器(常用空心的)和電阻適當(dāng)組合而成的濾波裝置，運(yùn)行中它和諧波源并聯(lián)，除起濾波作用外，它還能補(bǔ)償無功功率。圖1.1為LC無源濾波器的原理圖。由于它結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便，得到了廣泛的應(yīng)用。然而，無源濾波器的缺陷卻也是其本身不可彌補(bǔ)的，這些缺陷包括：無源濾波裝置金屬材料消耗多、體積大；濾波要求和無功補(bǔ)償，調(diào)壓要求有時(shí)難以協(xié)調(diào)；濾波效果不夠理想，只能做成對某幾次諧波有濾波效果，而很可能對其他次諧波有放大作用，且濾波效果易受元件或系統(tǒng)參數(shù)、以與電網(wǎng)頗

17、率等變化的影響；在某些條件下可能和系統(tǒng)發(fā)生諧振，引發(fā)事故；當(dāng)諧波源增大時(shí)，濾波器負(fù)擔(dān)隨之加重，以至可能因諧波過載不能運(yùn)行等。圖1.1 LC無源濾波器Fig 1.1 LC filter常用的無功補(bǔ)償措施除用發(fā)電機(jī)作為無功功率源外，還有調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容器、并聯(lián)電抗器和靜止無功補(bǔ)償裝置。近年來，靜止無功補(bǔ)償裝置(SVC)，獲得了很大發(fā)展，已被廣泛用于輸電系統(tǒng)波阻抗補(bǔ)償以與長距離輸電的分段補(bǔ)償，也大量用于負(fù)載的無功補(bǔ)償。但是靜止無功補(bǔ)償裝置需要電容器和電抗器來貯能，其晶閘管的作用只是調(diào)整電抗器所吸收無功的大小或控制電容器的投切。這樣雖能較好地補(bǔ)償無功，但不能抑制諧波，甚至因晶閘管的相控工作方式使得補(bǔ)償

18、器成為新的諧波電流源。比SVC更為先進(jìn)的現(xiàn)代補(bǔ)償裝置是靜止無功發(fā)生器(SVG)。SVG也是一種電力電子裝置，其最基本的電路仍是三相橋式電壓型或電流型變流電路。SVG通過不同的控制，既可使其發(fā)出無功功率，呈電容性；也可使其吸收無功功率，呈電感性。采用PWM控制，即可使其輸入電流接近正弦波。有源電力濾波器（Active Power Filter，縮寫為APF）是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波和補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置。自80年代以來,由于新型電力半導(dǎo)體器件的出現(xiàn)和PWM技術(shù)的發(fā)展，以與基于瞬時(shí)無功功率理論的諧波電流實(shí)時(shí)檢測方法的提出，電力有源濾波技術(shù)得到了迅速發(fā)展。與傳統(tǒng)的無源濾波器相比，有源電力濾波器主

19、要有以下突出優(yōu)點(diǎn)2：（1） 可對頻率和大小都變化的諧波與變化的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償，且對補(bǔ)償對象的變化有極快的響應(yīng)。（2） 同時(shí)補(bǔ)償諧波和無功功率且可連續(xù)補(bǔ)償無功功率。（3） 受電網(wǎng)阻抗的影響不大，不容易和電網(wǎng)發(fā)生諧振。（4） 由于能跟蹤電網(wǎng)頻率的變化，故補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)頻率變化的影響。（5） 既可對一個(gè)諧波和無功源單獨(dú)補(bǔ)償，也可對多個(gè)諧波和無功源集中補(bǔ) 償。因此有源電力濾波器較以上各種諧波抑制和無功補(bǔ)償裝置都有一定的優(yōu)越性。是目前諧波抑制和無功補(bǔ)償應(yīng)用的一個(gè)重要發(fā)展趨勢。1.3 有源電力濾波器的原理、分類和發(fā)展1.3.1 有源電力濾波器的工作原理電力有源濾波器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1.2所示，es表示交

20、流電源，負(fù)載為諧波源，產(chǎn)生諧波并消耗無功。電力有源濾波系統(tǒng)由兩大部分組成1，即指令電流運(yùn)算電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路（由電流跟蹤控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、和主電路三個(gè)部分組成）。其中，指令電流運(yùn)算電路的核心是檢測出補(bǔ)償對象電流中的諧波和無功等電流分量；補(bǔ)償電流發(fā)生電路的作用是產(chǎn)生補(bǔ)償電流使其跟隨由指令電流運(yùn)算電路得到的補(bǔ)償電流的指令信號。主電路目前均采用PWM變流器。其基本原理是：從補(bǔ)償對象中檢測出諧波電流，由補(bǔ)償裝置產(chǎn)生一個(gè)與諧波電流大小相等、方向相反的補(bǔ)償電流，則諧波源所產(chǎn)生的諧波就可以被抵消，電力系統(tǒng)側(cè)的電流僅為基波分量。如果要求電力有源濾波器在補(bǔ)償諧波的同時(shí)補(bǔ)償負(fù)載的無功功率，則只要在補(bǔ)償電流的

21、指令信號中增加與負(fù)載電流的無功分量方向相反的電流成分即可。這樣補(bǔ)償電流與負(fù)載電流中的諧波和無功成分相抵消，電源電流就等于負(fù)載電流的基波有功分量。根據(jù)同樣的道理，電力有源濾波器還可對不對稱三相電路中的負(fù)序電流進(jìn)行補(bǔ)償。從廣義的角度，有源濾波器可以看成“將系統(tǒng)中所有有害電流（高次諧波電流、無功電流與負(fù)序電流）檢出，產(chǎn)生與其相反的補(bǔ)償電流以抵消母線中有害電流的電力電子裝置”。圖1.2 電力有源濾波器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.1.2 System structure of shunt-type active power filter1.3.2 有源電力濾波器的分類有源濾波器有多種分類方式，根據(jù)APF接入電網(wǎng)的方

22、式不同分為串聯(lián)型APF，并聯(lián)型APF和混合型APF，他們分別適應(yīng)不同的補(bǔ)償對象。每一大類下面又根據(jù)不同的使用方式分類4，具體如圖1.3所示。圖1.3 有源電力濾波器的系統(tǒng)構(gòu)成分類Fig.1.3 Classification of Active Power Filter并聯(lián)型APF等效為一個(gè)受控電流源，它向系統(tǒng)注入與諧波電流大小相等，方向相反的電流，從而達(dá)到濾波的目的，圖1.4a為單獨(dú)使用的并聯(lián)型APF。并聯(lián)型APF主要適用于電流源型感性負(fù)載的諧波補(bǔ)償。對于單獨(dú)使用的并聯(lián)型APF，它具有投切方便靈活、保護(hù)簡單、便于多重化等優(yōu)點(diǎn)。但由于電源電壓是直接加在變流器上，所以對開關(guān)器件耐壓等級要求較高；負(fù)

23、載諧波含量較高時(shí)，這種有源濾波裝置容量也必須很大，投資也較高。而將其與LC濾波器并聯(lián)，然后再與系統(tǒng)并聯(lián)的混合并聯(lián)型有源電力濾波器，如圖1.4b所示，在補(bǔ)償一樣諧波的情況下可以盡量減小APF的容量，從而擴(kuò)大了補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償容量和補(bǔ)償頻帶。a. 單獨(dú)使用的并聯(lián)型APF b. 與LC濾波器混合使用的并聯(lián)型APF圖1.4 并聯(lián)型有源電力濾波器Fig. 1.4 Shunt-type active power filter串聯(lián)型APF經(jīng)耦合變壓器串接入電力線路，可等效為一個(gè)受控電壓源，主要是消除電壓型諧波以與系統(tǒng)側(cè)電壓諧波與電壓波動(dòng)對敏感負(fù)載的影響，圖1.5a為單獨(dú)使用的串聯(lián)型APF。與并聯(lián)型APF相比，

24、由于串聯(lián)型APF中流過的是正常負(fù)荷電流，因此損耗較大；此外，串聯(lián)型APF的投切、故障后的退出與各種保護(hù)也較并聯(lián)型APF復(fù)雜。目前單獨(dú)使用的串聯(lián)型APF例子較少，研究主要集中在其與LC濾波器所構(gòu)成的串聯(lián)混合型有源電力濾波器上，如圖1.5b所示。a. 單獨(dú)使用的串聯(lián)型APF b. 與LC濾波器混合使用的串聯(lián)型APF圖1.5 串聯(lián)型有源電力濾波器Fig. 1.5 Series-type active power filter圖1.6所示為串并聯(lián)型有源電力濾波器，有的文獻(xiàn)3稱其為統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器（UPQC）。在此系統(tǒng)中，一個(gè)串聯(lián)APF和一個(gè)并聯(lián)APF通過公共直流母線組合到一起。將串聯(lián)APF控制為電壓

25、源來補(bǔ)償電網(wǎng)基波電壓和諧波電壓，并聯(lián)APF被控制為電流源吸收負(fù)載諧波電流并調(diào)節(jié)直流母線電壓。通過這樣的補(bǔ)償策略，負(fù)載端的電壓變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)正弦電壓，并且電網(wǎng)輸入電流也變?yōu)榕c電網(wǎng)電壓同相的正弦電流。對電網(wǎng)而言，就如同給純阻性負(fù)載供電一樣。圖1.6 串并聯(lián)型APFFig.1.6 Series-paralle type APF有源電力濾波器根據(jù)主電路直流側(cè)儲(chǔ)能原件類型，分為電壓型APF和電流型APF。電壓型APF直流側(cè)接有大電容，為保持直流側(cè)電壓基本不變，需要對直流側(cè)電壓進(jìn)行控制，交流側(cè)輸出電壓為PWM波；電流型APF直流側(cè)接有大電感，為保持直流側(cè)電流不變，需要對直流側(cè)電流進(jìn)行控制，交流側(cè)輸出電流為PWM

26、波形。與電流型APF相比，電壓型APF效率高，初期投資少，可任意并聯(lián)擴(kuò)容，易于單機(jī)小型化，成本低，適用于電網(wǎng)級諧波補(bǔ)償；與電壓型APF相比，電流型APF的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)由于主電路開關(guān)器件的直通而發(fā)生短路故障，但是電流型APF的直流側(cè)大電感上始終有電流流過，該電流將在電感的阻上產(chǎn)生較大損耗，而且電感較電容體積大，用銅損耗多，因此目前實(shí)用裝置90以上是電壓型APF。圖1.7 三相電壓型APFFig.1.7 Three phase voltage type APF圖1.8三相電流型APFFig.1.8 Three phase current type APF有源電力濾波器根據(jù)電源相數(shù)還可分為單相，三

27、相三線和三相四線等形式。1.3.3 有源電力濾波器發(fā)展趨勢隨著各國對電網(wǎng)諧波污染治理日益重視，“綠色電力”的呼聲愈來愈高，有源電力濾波器將會(huì)得到廣泛地推廣應(yīng)用。自80年代以來,由于新型電力半導(dǎo)體器件的出現(xiàn)和PWM技術(shù)的發(fā)展,以與基于瞬時(shí)無功功率理論的諧波電流實(shí)時(shí)檢測方法的提出,電力有源濾波技術(shù)得到了迅速發(fā)展。目前有源濾波作為改善供電質(zhì)量的一項(xiàng)重要技術(shù)，在日本、歐洲、美國等工業(yè)化國家已得到高度重視和日益廣泛應(yīng)用，從應(yīng)用的情況來看，其發(fā)展趨勢如下：(1) 為了實(shí)現(xiàn)對高次諧波有效補(bǔ)償，需要開關(guān)器件工作在較高頻率。電力電子器件的開關(guān)損耗與開關(guān)頻率成線性關(guān)系，隨開關(guān)頻率提高損耗增加。中、小容量有源濾波器

28、多采用高頻電力電子器件，如IGBT，其可工作在10kHz20kHz開關(guān)頻率圍。但是，隨著容量增大，器件開關(guān)頻率下降，因此，高頻器件僅適用于中、小容量有源濾波器。采用多重化、多電平等技術(shù)提高開關(guān)器件等效開關(guān)頻率，彌補(bǔ)大容量電力電子器件開關(guān)頻率和耐壓水平不足的缺點(diǎn)567。對于大功率裝置而言，由于功率器件的開關(guān)頻率有限，則PWM調(diào)制與多重化并用成為提高等效開關(guān)頻率的一條重要途徑。例如，采用多組有源濾波器并聯(lián)使用，通過載波移相等控制，使濾波器組按照一定規(guī)律開通關(guān)斷，各組PWM逆變單元產(chǎn)生的補(bǔ)償電流相加后注入電網(wǎng)，而等效開關(guān)頻率卻可以提高到實(shí)際開關(guān)頻率的N倍(N為并聯(lián)使用單元數(shù))，逆變主電路如圖1.1所

29、示。采用H-橋級聯(lián)形式的有源濾波主電路結(jié)構(gòu)，每一相都由N個(gè)H-橋串聯(lián)而成，而每個(gè)橋中開關(guān)器件只承受直流側(cè)總電壓的N分之一，因此，通過這種串聯(lián)型結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)低壓器件對高壓系統(tǒng)的諧波補(bǔ)償，逆變主電路如圖1.2所示。也有人嘗試采用懸浮電容逆變器FCML(Flying-Capacitor Multilevel)以與二極管箝位DCML（Diode-Clamped Multilevel）逆變器多電平結(jié)構(gòu)，用于有源濾波器控制當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)對高壓系統(tǒng)諧波補(bǔ)償，結(jié)構(gòu)如圖1.3所示。此外，還可采用無源濾波器與有源濾波器串聯(lián)使用的混合濾波器結(jié)構(gòu)，無源部分用來承受主要基波電壓，有源部分僅承受很小的諧波電壓，該結(jié)構(gòu)可直接用

30、于高壓電網(wǎng)。圖1.9 并聯(lián)多重化Fig. 1.9 Multi-inverter shunt connection圖1.10 H-橋級聯(lián)型結(jié)構(gòu)Fig. 1.10 H-bridge cascaded configuration圖1.11.1 FCML結(jié)構(gòu) 圖1.11.2 DCML結(jié)構(gòu)圖1.11 多電平逆變器Fig. 1.11 Multilevel inverter(2) 大功率補(bǔ)償裝置往往從經(jīng)濟(jì)角度考慮，采用與LC濾波器混合使用的方法8?；旌蠟V波器主要分為兩種類型： (3) 研究先進(jìn)的諧波檢測方法和控制策略。近年來，日本投入運(yùn)行的APF中控制裝置大多基于瞬時(shí)空間矢量理論。但由于電力系統(tǒng)與補(bǔ)償器具有

31、非線性、多變量等特點(diǎn)，因此研究具有魯棒性的諧波檢測方法和控制策略成為今后有源濾波器研究的重點(diǎn)之一。(4) 提出新的有源濾波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提高有源濾波系統(tǒng)補(bǔ)償性能，簡化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低有源濾波器成本。補(bǔ)償裝置數(shù)字化、智能化、多功能化。提高系統(tǒng)集成度和可靠性，增加濾波器功能，使其除能補(bǔ)償諧波電流外，通過在控制電路上加以改造還可以補(bǔ)償基波無功電流、抑制電壓閃變以與電壓不平衡等，具備綜合補(bǔ)償功能。2 并聯(lián)型有源電力濾波器設(shè)計(jì)有源電力濾波器是綜合應(yīng)用電力電子、集成電路、電子與電磁、自動(dòng)控制與微處理器技術(shù)等的一種多學(xué)科技術(shù)。主要功能模塊為：一是指令電流檢算電路，作用是實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的檢算出所要補(bǔ)償?shù)碾娏餍盘?；?/p>

32、是電流跟蹤控制電路，據(jù)此補(bǔ)償信號產(chǎn)生補(bǔ)償電流的發(fā)生電路。2.1 諧波電流檢算電路諧波檢算是諧波抑制中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù),對諧波抑制效果非常重要。如何準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地檢算出電網(wǎng)中瞬時(shí)變化的畸變電流，是目前諧波抑制領(lǐng)域的一個(gè)重要研究課題。傳統(tǒng)的諧波電流檢算方法主要有模擬帶通（或帶阻）濾波器檢測法，基于Fryze時(shí)域分析的有功電流分離法，基于頻域分析的FFT分解法，基于Akagi瞬時(shí)無功功率理論的檢測法，基于同步原理的諧波檢測方法，基于人工神經(jīng)元的諧波檢測方法。其中三相電路瞬時(shí)無功理論，在諧波和無功電流的實(shí)時(shí)檢測方面得到了成功的應(yīng)用，是目前有源電力濾波器的主流算法9。本文主要討論基于瞬時(shí)無功理論的PQ檢算法

33、，ipiq法，并研究了根據(jù)瞬時(shí)無功理論改進(jìn)的dq0檢算方法。2.1.1 坐標(biāo)變換與瞬時(shí)無功理論本文所研究的檢算方法全部基于坐標(biāo)變換和矢量控制，所以首先對文中的兩種坐標(biāo)變換進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)和物理意義分析1011。圖2.1 通用向量圖Fig.2.1 Universal vector圖2.1為通用向量圖，其中a-b-c為三相靜止坐標(biāo)系，-為兩相靜止坐標(biāo)系，d-q為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系。把i、i投影到a-b-c坐標(biāo)系下得到式（2-1）。 （2-1）其中，考慮有中線或底線存在零序分量。根據(jù)變換前后瞬時(shí)總功率相等原則，得到式（2-2）， （2-2）由式（2-1）、（2-2）得到系數(shù)，進(jìn)而得到-到a-b-c的坐標(biāo)變換

34、如式（2-3）所示。 （2-3）式2-3的反變換如式（2-4）所示。 （2-4）圖2.1中-為兩相靜止坐標(biāo)系，d-q為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，如果用電機(jī)系統(tǒng)來描述的話，-矢量屬于定子坐標(biāo)系，d-q矢量屬于轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系。假定同步電機(jī)定子abc三相繞組由平衡的三相正弦交流電壓供電，則變換至同步轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系，abc三相正序有功電流相當(dāng)于d軸繞組的直流分量，即在同步電機(jī)轉(zhuǎn)子上看，定子三相繞組通以平衡的三相正弦交流，相當(dāng)于轉(zhuǎn)子d軸繞組通以直流的作用。將變換成隨時(shí)間變化的電角度wt以后可以得到ia，ib，ic歸算到d-q坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)換公式（2-5）、（2-6）： （2-5） （2-6）上面兩式給出了在電力系統(tǒng)中abc

35、坐標(biāo)系與dq0坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系。公式（2-5）和（2-6）即為park變換和其反變換。1983年日本學(xué)者赤木提出了瞬時(shí)無功功率理論，其核心是對瞬時(shí)無功功率的定義。設(shè)三相電路中電壓和電流不含零序分量，其瞬時(shí)值分別表示為ea、eb、ec和ia、ib、ic。將它們分別變換到兩相正交的-坐標(biāo)系上, 可得兩相瞬時(shí)電壓e、e和兩相瞬時(shí)電流i、i，如圖2.2和公式（2-7）、（2-8）所示。 （2-7） （2-8）uiipiquipiiquiipiqei圖2.2 -坐標(biāo)系中電壓、電流矢量Fig.2.2 Voltage and Current vectors in -Static Frame在圖2.2所示的-

36、平面上，矢量e,e和i，i分別可以合成為（旋轉(zhuǎn)）電壓矢量e和電流矢量i，如式（2-9）所示。 （2-9）定義三相電路瞬時(shí)有功電流ip 和瞬時(shí)無功電流iq 為矢量i 在矢量u 與其法線上的投影1： (2-10)式中：三相電路瞬時(shí)有功功率和瞬時(shí)無功功率分別為： （2-11）寫成矩陣形式得： （2-12）把（2-7）、（2-8）代入上式，可得到p、q對于三相電壓電流的表達(dá)式： （2-13） （2-14）從式（2-13）中可以看出，三相電路瞬時(shí)有功功率就是三相電路的瞬時(shí)功率。式（2-12）可以表示為：上面兩方程聯(lián)立可以唯一地確定兩個(gè)未知量 （2-15-1） （2-15-2）表示成矩陣形式：、相的瞬時(shí)有

37、功電流、（瞬時(shí)無功電流、）分別為三相電路瞬時(shí)有功電流ip （瞬時(shí)無功電流iq）在、軸上的投影，即 （2-16-1） （2-16-2） （2-16-3） （2-16-4）由上面定義很容易得出以下結(jié)論： （2-17-1） （2-17-2） （2-18-1） （2-18-2）上述性質(zhì)是由軸和軸正交得到的。有功電流和無功電流又可表示為： （2-19）其中是與A相電壓同相位的正弦信號，為其對應(yīng)的余弦信號。因?yàn)槿鄬ΨQ電壓為： （2-22）經(jīng)過-變換后得到： （2-23）2.1.2 p-q法設(shè)畸變電流的一般表達(dá)式為： （2-20）經(jīng)過-變換后得到： （2-21）當(dāng)時(shí)取上符號，時(shí)取下符號。三相對稱電壓為：

38、（2-22）經(jīng)過-變換后得到： （2-23）按pq運(yùn)算方式將式（2-21）、（2-23）代入式(2-12)得： （2-24）可以看出，當(dāng)時(shí)，即只有基波分量存在時(shí)，p、q均為常數(shù)，當(dāng)負(fù)載電流中含有諧波分量時(shí)，瞬時(shí)有功p(瞬時(shí)無功q)中不僅含有直流分量，還有諧波產(chǎn)生的交流分量：；。這時(shí)只要用低通濾波器把交流分量過濾掉，剩下的直流分量通過還原即為基波電流。再由負(fù)荷電流i減去基波電流就得到諧波電流。這就是諧波電流的p-q檢算法。p、q經(jīng)低通濾波器（LPF）濾波得到： （2-25）從而求得基波電流分量為： （2-26）上式 中如果只反變換回基波有功，則可以得到基波有功電流為 （2-27）p-q法補(bǔ)償諧波

39、和無功電流的Matlab仿真原理圖如下圖2.3所示圖2.3 p-q法補(bǔ)償諧波和無功電流的Matlab仿真原理圖Fig.2.3 Simulation of compensation harmonic wave and idle-current in p-q method仿真結(jié)果如圖2.4所示A相檢算諧波和實(shí)際諧波 A相電壓與基波有功電流圖2.4 p-q仿真結(jié)果Fig.2.4. Result of p-q simulaton可見，該方法準(zhǔn)確地得到了基波電流分量或基波有功電流分量，從而得到系統(tǒng)的諧波電流分量或諧波和無功電流分量之和。但是在三相電壓畸變的情況下，p-q法無法有效的檢測出負(fù)荷中的諧波電流

40、。分析其原因：（1）當(dāng)三相電壓畸變時(shí)，含有諧波分量，這些諧波分量與中同頻率的諧波分量相互作用所得到的瞬時(shí)有功功率p和瞬時(shí)無功功率q也為直流，低通濾波器不能將其濾除。（2）通過低通濾波器的瞬時(shí)有功功率和瞬時(shí)無功功率的直流分量和與含有諧波的相作用，還原后得到的基波電流、將再次被諧波污染。2.1.3 ip-iq法畸變電流的一般表達(dá)式為（2-20），瞬時(shí)有功電流和瞬時(shí)無功電流通過計(jì)算得到：（2-28）、經(jīng)LPF濾波得到： （2-29）基波電流分量為：（2-30）電流檢算法的原理是：將得到的A相電網(wǎng)電壓通過數(shù)學(xué)運(yùn)算得到與電網(wǎng)A相電壓同頻率的正弦信號和余弦信號。根據(jù)定義可計(jì)算出瞬時(shí)有功電流和瞬時(shí)無功電流，

41、經(jīng)過低通濾波器得到的直流分量，經(jīng)過一系列反變換即可得到基波電流。再由負(fù)荷電流i減去基波電流就得到諧波電流。下面就三相全控整流系統(tǒng)產(chǎn)生的電流畸變做諧波電流檢算仿真。圖2.5為仿真原理圖，仿真結(jié)果如圖2.6，2.7所示,從波形上可以看出此方法很好的檢算出了諧波電流。圖2.5 電流檢算法的仿真原理圖Fig.2.5 Simulation of current test method圖2.6 A相電壓與電流Fig.2.6 Voltage and Current of phase-A圖2.7 A相諧波電流Fig.2.7 harmonic current of Phase-A因?yàn)槿鄬ΨQ電壓的公式(2-22

42、)經(jīng)坐標(biāo)變換到-坐標(biāo)系下得到式(2-23)，比較式(2-12)和(2-19)，可以看出ip-iq法與pq法的本質(zhì)區(qū)別就是ip-iq法默認(rèn)三相電壓正弦對稱，得到電流矢量在有功和無功上的分量，從而消除電網(wǎng)電壓畸變對諧波檢算結(jié)果的影響。2.1.4 dq0法諧波電流的一般表達(dá)式為：（2-31）經(jīng)過park變換后得到： (2-32)畸變電流經(jīng)過park變換后，只有基波正序分量變換為直流分量14，且零軸分量為零，所以零軸可以不予考慮，簡化dq0為dq坐標(biāo)系。dq0電流矢量檢算法的原理18是：將得到的A相電網(wǎng)電壓通過數(shù)學(xué)運(yùn)算得到與電網(wǎng)A相電壓同頻率的正弦信號和余弦信號。經(jīng)過park變換得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流

43、矢量，經(jīng)過低通濾波器得到的直流分量，經(jīng)過一系列反變換即可得到基波電流。再由負(fù)荷電流i減去基波電流就得到諧波電流。下面就三相全控整流系統(tǒng)產(chǎn)生的電流畸變做諧波電流檢算仿真。圖2.8為仿真原理圖，仿真結(jié)果如圖2.9-2.11所示，從波形上可以看出此方法很好的檢算出了諧波電流。圖2.8 dq0電流矢量檢算法的仿真原理圖Fig.2.8 Simulation schematic diagram of dq0 current vector圖2.9 三相二極管整流電路的A相電流波形Fig.2.9 Load Current of Phase A圖2.10 濾波波后經(jīng)過dq反變換的A相電流ia-Fig.2.10

44、Current ia- after inverse transformation圖2.11 A相諧波分量Fig.2.11 Harmonic Current of Phase A由圖2.1和式（2-5）可知，dq0檢算方法本質(zhì)上就是把-坐標(biāo)乘以旋轉(zhuǎn)因子得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，與旋轉(zhuǎn)因子同步的電流分量變?yōu)橹绷?，并且適當(dāng)選取旋轉(zhuǎn)因子使d軸或q軸與電網(wǎng)電動(dòng)勢Edq重合，可以把有功電流控制到d軸或q軸的分量上。本文旋轉(zhuǎn)因子為網(wǎng)側(cè)A相電壓經(jīng)鎖相后得到，可以消除電網(wǎng)電壓畸變和不對稱給諧波檢算帶來的影響，但是如果要檢算無功電流，還需要對不對稱的網(wǎng)側(cè)電壓進(jìn)行處理。2.1.5 檢算方法對比分析本文主要討論了三種諧波電流檢

45、算法,即基于變換的p-q法（1）和ip-iq法（2），基于dq0變換的電流矢量檢算法（3）。這些方法既可檢測出所有高次諧波分量，同時(shí)也可檢測出無功電流分量?；谧儞Q的p-q法和ip-iq法，適用于三相三線制的電路，經(jīng)過改進(jìn)還可用于三相四線制電路?；赿q0變換的電流矢量檢算法適用于三相三線制電路和三相四線制電路。下面結(jié)合理論分析和仿真結(jié)果就三種算法的適用圍作以比較。在三相電壓對稱，無高次諧波的情況下，檢算方法1、2、3均能很好的檢算出諧波電流。三種方法均能很好的檢算出諧波和無功電流之和；在三相電壓對稱，有高次諧波的情況下，同頻率的諧波電壓與諧波電流產(chǎn)生的有功功率也為直流，這時(shí)方法1的低通濾波器

46、無法識(shí)別直流分量里哪一部分來自基波，哪一部分來自諧波，因此無法得到準(zhǔn)確的檢算結(jié)果。而方法2采用了PLL和正余弦發(fā)生電路，直接檢算有功電流，方法3直接檢算基波有功分量，這兩種檢算方法均與電壓諧波分量無關(guān)，因此可以準(zhǔn)確檢算出諧波電流，也能很好的檢算出諧波與無功電流之和；在三相電壓幅值不對稱，且有高次諧波的情況下，方法2能準(zhǔn)確的檢算出諧波電流和諧波與無功電流之和；在三相電壓相位不對稱，且有高次諧波的情況下，方法2由于只有A相基波電壓與負(fù)荷電流耦合，不能得到準(zhǔn)確的檢算結(jié)果。方法3依然可以準(zhǔn)確的檢算出諧波電流和諧波與無功電流之和。從仿真波形可以看出，在穩(wěn)態(tài)時(shí)，三種檢算方法均能得到準(zhǔn)確的檢算結(jié)果。2.2

47、數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)隨著高性能微處理器的發(fā)展(如DSP)，各種檢測算法中數(shù)學(xué)運(yùn)算所占用的時(shí)間已微乎其微。因此，無論是用模擬電路還是用微處理器來實(shí)現(xiàn)檢測運(yùn)算，在整個(gè)檢算過程中計(jì)算延時(shí)與低通濾波器的固有延時(shí)相比基本可以忽略，檢測的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度主要取決于低通濾波器的固有延時(shí)。一般而言，濾波器的延時(shí)與檢測精度（濾波效果）是相矛盾的，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)兼顧考慮。無限長數(shù)字濾波器（IIR）：可以利用模擬濾波器設(shè)計(jì)，但相位非線性。有限長數(shù)字濾波器（FIR）：可以嚴(yán)格線性相位，又可任意幅度特性，因果穩(wěn)定系統(tǒng)，但階次比IIR濾波器要高得多，但對于使用帶有硬件MAC，循環(huán)尋址和用于用于FIR濾波特殊指令的DSP處理器可以有效

48、地實(shí)現(xiàn)FIR濾波。因?yàn)镕IR濾波器的相位和群延遲特性通常優(yōu)于IIR濾波器。對于波形非常重要的應(yīng)用，具有良好相位特性的FIR通常是較佳選擇。所以本設(shè)計(jì)選擇FIR濾波。FIR濾波器的差分方程如式2-35所示（2-35）其中，y(n)為n時(shí)刻濾波器的輸出，x(n)為n時(shí)刻濾波器輸入，N為濾波器階數(shù)，H(k)為濾波器系數(shù)。FIR濾波器傳遞函數(shù)如式（2-36）所示 （2-36）FIR濾波器在結(jié)構(gòu)上是非遞歸的，輸出y(n)只與激勵(lì)x(n)有關(guān)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如下所示。圖2.12 FIR濾波器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖Fig 2.12 Network Diagramof FIR2.2.1 用Matlab設(shè)計(jì)有限長單位沖擊響應(yīng)

49、濾波器Matlab中的FDATool整合了信號處理工具箱和濾波器設(shè)計(jì)工具箱，適合濾波器的快速設(shè)計(jì)，分析和量化16。FDATool包含交互式GUI,通過填入指定的參數(shù)就可以得到所需濾波器。其中各參數(shù)的意義和選擇如下所示：（1）濾波器類型選擇低通（2）濾波器設(shè)計(jì)方法選擇等紋波（3）濾波器階數(shù)選擇最小階數(shù)（4）采樣頻率fs選擇5000，通帶截止頻率Fpass=5，阻帶截止頻率Fstop=300，通帶紋波Apass=1, 阻帶紋波Astop=50。經(jīng)過更改上面參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到階數(shù)為30階的FIR低通濾波器filter1, filter1各項(xiàng)參數(shù)和幅頻相應(yīng)如圖2.13所示。filter1的沖擊響應(yīng)如圖

50、2.14所示。filter1的波特圖如圖2.15所示。量化后把濾波器系數(shù)Num輸出到Matlab的工作空間，從而完成濾波器的設(shè)計(jì)。圖2.13 Filter1各項(xiàng)參數(shù)和幅頻響應(yīng)曲線Fig.2.13 Parameter of Filter1 and Amplitude Frequency Response Characteristics圖2.14 沖擊響應(yīng)Fig.2.14 Impulse Response圖2.15 波特圖Fig.2.15 Bode Diagram2.2.2 濾波器性能分析Matlab工具箱SPTool用于分析設(shè)計(jì)好的濾波器filter1。利用Matlab的.m文件寫入一個(gè)帶有諧波

51、的直流信號并把數(shù)據(jù)xn保存到Matlab的工作空間，在SPTool中分別導(dǎo)入輸入信號xn和濾波器分子、分母。由于得到的濾波器系數(shù)均為小數(shù)，為適應(yīng)DSP的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式并保持一定精度，把濾波器系數(shù)分子放大倍變成成整數(shù)Numerator=Num*1048576，同時(shí)分母Denominator=1048576，另外為了減小濾波器階數(shù)，加快計(jì)算速度，設(shè)置Apass=1dB，即通帶的損耗為0.12，在此進(jìn)行補(bǔ)償?shù)玫椒帜笧镈enominator=1048576/（1-0.12）。輸入信號和濾波后的波形對比如下圖2.16所示?？梢钥闯?，此濾波器有很好的濾波效果，響應(yīng)速度為30Ts，Ts為采樣時(shí)間，本系統(tǒng)為0.

52、0002s。圖2.16 250HZ正弦波和濾波后的效果對比圖Fig.2.16 Comparison of 250HZ Sine and the Wave which through Filter同時(shí)為了進(jìn)一步驗(yàn)證濾波器性能，應(yīng)用Matlab編程實(shí)現(xiàn)FIR濾波器。運(yùn)行結(jié)果如下所示：應(yīng)用三相二極管整流電路得到的A相電流值，把這個(gè)值存到Matlab的存儲(chǔ)空間作為濾波器輸入。圖2.17為把三相電流值經(jīng)過dq0變換后得到的q軸電流波形iq。圖2.18為把iq的數(shù)據(jù)經(jīng)過FIR濾波（加乘運(yùn)算）后得到的iq直流分量。圖2.17經(jīng)過qd變換后的電流波形iqFig.2.17 Current iq圖2.18 濾波后

53、的電流波形iq-Fig.2.18 Current iq- through FIR2.3 電流閉環(huán)控制并聯(lián)有源電力濾波器產(chǎn)生的補(bǔ)償電流應(yīng)實(shí)時(shí)跟蹤其指令電流信號的變化，要求有很好的實(shí)時(shí)性，因此電流控制要求有反饋，采用跟蹤性PWM控制方式。電流跟蹤控制電路根據(jù)補(bǔ)償電流的指令信號和實(shí)際補(bǔ)償電流之間的相互關(guān)系，得出控制主電路中各個(gè)器件的通斷信號。目前跟蹤型PWM控制的方法主要有滯環(huán)控制方式和三角波控制方式。2.3.1 三角波比較方式三角波比較方式的原理圖如圖2.19所示，只實(shí)際上是一種SPWM控制方式。將指令信號與實(shí)際補(bǔ)償信號的差值通過比例調(diào)節(jié)器作為調(diào)制波，三角波作為載波，比較后得到IGBT的開通時(shí)間。

54、圖2.19 三角波比較方式原理圖Fig.2.19 Schematic of triangular wave comparator method2.3.2 滯環(huán)控制方式圖 2.20 滯環(huán)比較控制方式原理圖Fig.2.20 Hysteresis-loop Instantaneous Comparator Operation如圖2.20是以一相電路為例，采用滯環(huán)比較控制方式的原理圖。把電流的指令信號與實(shí)際的電流補(bǔ)償信號做差得到，作為滯環(huán)比較器的輸入，通過滯環(huán)比較器產(chǎn)生控制主電路中開通關(guān)段的PWM信號，從而控制補(bǔ)償電流的變化，示意圖如圖2.21所示。圖2.21 電流跟蹤示意圖Fig.2.21 Current Traceing2.3.3 無差拍定頻比較控制上面滯環(huán)比較方式的電流跟蹤控制一般用硬件電路實(shí)現(xiàn)，優(yōu)點(diǎn)是電路簡單，相應(yīng)快。主要缺點(diǎn)是器件的開關(guān)頻率不固定。所以本文中采用軟件定時(shí)比較來實(shí)現(xiàn)頻率固定?；舅枷胧窃O(shè)置開關(guān)頻率為電網(wǎng)頻率的100倍，即f=5KHZ。利用T1定時(shí)器中斷，在每個(gè)中斷周期采樣電壓電流信號，計(jì)算出指令信號，采樣實(shí)際的補(bǔ)償電流，控制主電路開關(guān)管使跟隨。為了消除數(shù)字控制系統(tǒng)的固有延時(shí)，提高電流跟隨的實(shí)時(shí)性，采用無差拍控制策略。本文應(yīng)用線性插值法：，使跟隨下一采樣周期的。圖