有源電力濾波器ｐｗｍ信號控制方法初探的論文

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1、有源電力濾波器ＰＷＭ信號控制方法初探的論文　　摘要:有源電力濾波已成為了最有效的電力諧波抑制手段,p控制廣泛的應用在有源電力濾波器的控制系統(tǒng)中。本文對各種p信號控制方式進行了介紹和比較,重點分析了滯環(huán)比較p控制方式和三角波比較p控制方式的原理,總結了各種控制方式的優(yōu)缺點?！　￡P鍵詞:p控制;諧波抑制;滯環(huán)比較;三角波比較　　0引言　　有源電力濾波器由于其優(yōu)良的性能而在電力濾波中逐漸替代無源濾波器。由于有源濾波器的原理是自身實時產(chǎn)生一個與諧波方向相反,幅值相同的補償電壓(電流),這就要求濾波器產(chǎn)生的補償電壓(電流)必須具有很好的跟蹤性和準確性

2、。p(脈沖寬度調制)控制是有源電力濾波器控制系統(tǒng)中最常用,也是最有效的控制方法。當檢測系統(tǒng)檢測到諧波后,指令運算電路根據(jù)檢測到的諧波產(chǎn)生補償信號,該信號通過跟蹤控制電路生成p信號,最后驅動電路根據(jù)p信號產(chǎn)生補償電壓(電流)。目前采用的p控制方式主要有滯環(huán)比較方式、三角波比較方式、無差拍控制、單周控制等,以上方法都有自己的優(yōu)缺點,本文將對幾種常用的p控制方式進行探討?！　?滯環(huán)比較p控制方式　　滯環(huán)比較控制方法是將補償電流(電壓)的指令信號與逆變器實際電流(電壓)補償信號進行比較,兩者之差輸入到具有滯環(huán)特性的比較器,通過比較器的輸出來控制開關

3、的開合,從而達到變流器輸出值實時跟蹤補償電流(電壓)參考值?！　⊙a償電流的指令信號i*c與實際的補償電流信號ic進行比較,兩者的偏差△ic作為滯環(huán)比較器的輸入。.用h表示滯環(huán)比較器的環(huán)寬,當∣△ic∣h時,滯環(huán)比較器的輸出將翻轉,則補償電流ic的方向隨之改變,使△ic減小,保證了補償電流跟蹤指令電流的變化。這種控制方法硬件電路簡單,屬于實時控制方式的一種,補償量響應快,開關損耗小,而且不用載波,在逆變器的輸出中不含特定頻率的諧波分量。缺點是系統(tǒng)的開關頻率、響應速度及電流的跟蹤精度會受滯環(huán)帶寬影響。帶寬固定時,開關頻率會隨補償電流變化而變化,

4、從而引起較大的脈動電流和開關噪聲。　　2三角波比較p控制方式　　三角載波比較的跟蹤控制方法是最簡單的一種控制方法?！　≡摲绞綄⒀a償電壓的指令信號u*c與實際的補償電壓信號uc進行比較,兩者的偏差△uc經(jīng)放大器a之后再與三角波比較,所得到的矩形脈沖作為變流器各開關元件的控制信號,從而在變流器輸出端獲得所需的波形。放大器a往往采用比例放大器或比例積分放大器。這樣組成的一個控制系統(tǒng)是基于把△uc控制為最小來進行設計的。該調制方法的最大優(yōu)點是開關頻率固定,簡單易行,響應速度快,對具有足夠高開關頻率的系統(tǒng)有良好的控制特性,缺點是輸出波形中含有與三角載

5、波相同頻率的高頻畸變分量,開關損耗較大,在大功率應用中受到限制?！　?無差拍控制　　無差拍控制是一種建立在精確數(shù)學模型與嚴密數(shù)學推導之上的狀態(tài)反饋控制,控制質量很大程度上依賴于控制器參數(shù)與主電路參數(shù)的配合。無差拍控制的主要特點是采用預測的手段,其基本思想是根據(jù)在第k個采樣時刻所檢測的負載電流和補償電流,計算第k+l時刻的指令電流值和各種可能開關狀態(tài)下補償電流的預測值。然后計算某種特定的目標函數(shù)(一般為指令值和預測值的累計誤差),選擇目標函數(shù)最小的開關狀態(tài)作為k+l時刻的開關依據(jù)。這種控制方法的動態(tài)性能好,可以消除穩(wěn)態(tài)誤差,并且能在最短的時間

6、內結束過渡過程,它的缺點是對模型參數(shù)敏感而且魯棒性差。另外控制器參數(shù)是根據(jù)主電路元件標稱參數(shù)計算得到的,標稱參數(shù)與元件的實際參數(shù)存在著一定的差,且受溫度、運行條件的影響會有一定的漂移,這樣就會導致控制器參數(shù)與主電路參數(shù)不能很好地配合,從而引起系統(tǒng)極點改變,破壞無差拍控制條件?！　?單周控制　　單周控制是一種非線性控制法,將非線性控制的本質與開關電路有機的結合,可以實現(xiàn)快速的瞬態(tài)響應。這種方法的基本思想是:控制開關占空比,在每個周期內使開關變量的平均值與控制參考值相等或成一定比例,從而消除穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)誤差,使前一周期的誤差不會帶到下一周期,實現(xiàn)

7、對控制參考的瞬時跟蹤?！　沃芸刂品ㄗ鳛橐环N新型非線性控制法,具有結構簡單、控制精度高、響應速度快,特別是具有控制性能對系統(tǒng)和電源參數(shù)變化不敏感等優(yōu)點,克服了傳統(tǒng)的p控制方法的不足,適用于各種脈寬調制、軟開關、諧振開關等開關逆變器,用用于有源電力濾波器控制時,具有不需要檢測、可分離畸變信號和控制電路簡單等優(yōu)點?！　?最優(yōu)矢量控制　　最優(yōu)矢量控制方法選取最優(yōu)的空間電壓矢量,對電流(電壓)偏差微分矢量進行控制,從而實現(xiàn)對電流(電壓)偏差矢量的控制。在獲得電流(電壓)的快速響應的同時,抑制了輸出電流(電壓)的高次諧波,降低了功率器件的工作頻率,降

8、低了有源濾波器的損耗。　　6結束語　　本文對有源電力濾波器主要的幾種p信號控制方法進行了介紹和比較,另外p信號控制方法還有空間矢量控制法、模糊邏輯控制法、自適應控制法以及學習控制