無差拍SVPWM的有源濾波器設計分析

有源電力濾波器（AcTIve Power Filter，APF）作為一種用于動態抑制諧波的電力電子裝置，其能夠同時補償多次諧波電流，能實時控制、自動跟蹤非線性電流并加以控制，有較快的動態 響應速度，且具有改善三相不平衡度的優點。對于有源濾波器諧波電流檢測與補償電流的發生是其極為關鍵的技術。

有源電力濾波器的電流控制一般采用 PWM（PulseWidth ModulaTIon）模式，目前常用的 PWM控制方式有滯環電流控制（Current Follow Pulse Width ModulaTIon，CFPWM）、三角波電流控制（ΔPulse Width ModulaTIon，ΔPWM） 和 電 壓 空 間 矢 量 脈 寬 調 制 （Space Vector PulseWidthModulation，SVPWM）三種技術。對于 SVPWM 其控制方法的優點主要在于：提高逆變器直流側電壓的利用率，減小開關器件的開關頻率以及減少諧波成分，而且此方法更易實現數字化。因此，逆變電路控制常采 用此種方法。在 APF 的應用中，SVPWM 常與滯環比較，PI調節器以及無差拍等結合應用。本文采用無差拍 SVP-WM 控制策略，對 APF 的電流進行補償控制，以獲得較好的動態補償效果。

電力有源濾波器諧波檢測方法

有源濾波器的諧波電流檢測方法由時域和頻域檢測法構成。時域檢測法主要分為：有功電流分離法和基于瞬時無功功率原理的 p-q 法，ip-iq 法以及 d-q 法等。頻域檢測法主要有 FFT法和諧波濾波器法等。

對于本文研究主要是采用 ip-iq 法來對電力有源濾波器進行分析研究，由圖1可看出其原理。圖中虛線框內為直流側電壓反饋控制部分，正余弦信號 sin ωt 和-cos ωt 由鎖相環 PLL 發生電路產生。其中 sin ωt 與 a 相輸入電壓 ua 同相;逆變電路直流側電壓的給定值為 Ucr，Ucf 是反饋值，將這兩路信號之差經過 PI 調節器進行調節，所得到的Δip 疊加到瞬時有功電流的直流分量中，經過運算得出指令電流 ih 中所含基波有功電流，從而令 APF 直流側與交流側進行能量互換，從而將 Uc 調整到給定值。對于電力有源濾波器而言，濾波器逆變器直流側信號與交流側信號的 能量交換是本文研究的關鍵。

2 無差拍控制簡介

SVPWM 控制是用指令電流 ic*（k） 代替補償電流 ic*（k+1）使 k 時刻的補償電流在 k+1時刻完全跟蹤上指令電流，但這樣會存在一拍的滯后。而基于 SVPWM 的無差拍控制則在 k 時刻預測出 k+1時刻的指令電流值，并以此代替補償電流， 通過 SVPWM 控制算法產生PWM 脈沖信號以控制變流器開關器件的通斷，從而使每一時刻輸出的補償電流等于其指令電流，實現了實時控制。無差拍 SVPWM 的控制原理如圖2所示。