有源电力滤波器直流电压控制策略研究

"有源电力滤波器直流侧电压的选取和控制的研究，涉及有源电力滤波器(APF)的谐波补偿原理、直流侧电压的选择方法以及稳定性控制策略，包括PI和能量PI控制器的比较。通过仿真验证了能量PI控制对20kVA并联型有源滤波器的适用性。" 有源电力滤波器（Active Power Filter, APF）是用于抑制谐波和补偿无功功率的现代电力电子设备。APF通常由四部分构成：指令运算电路、电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路。直流侧电容器在此中扮演关键角色，为逆变器提供稳定的工作电压。直流侧电压的选择是一个重要的设计参数，它既要保证开关器件的正常导通，又要避免因电压过高导致的电容体积和成本增加。 在选取直流侧电压时，需要考虑主电路的结构和补偿谐波的需求，同时结合实际应用中的精度要求。例如，如果设定一个恒定的直流侧电压Udc，对于非线性负载（如三相不控整流桥）的情况，电源电压(e)与APF交流侧输出电压(U)之间的关系会影响电路瞬时值方程。通过这些方程可以分析电压变化对补偿电流的影响。 为了维持APF的稳定运行和达到理想的补偿效果，必须控制直流侧电容电压的稳定。补偿电流的时变性和逆变器损耗可能导致电压波动或衰减，这将影响补偿性能。因此，引入了PI和能量PI两种控制策略。PI控制器是一种经典的控制方法，能有效稳定系统，但可能对某些动态响应不够理想。而能量PI控制器则在传统PI的基础上考虑了系统的能量变化，提高了系统的动态响应性能。 通过20kVA并联型有源滤波器的仿真研究，证实了能量PI控制方法的可行性，它可以更有效地抑制直流侧电压的波动，确保APF在各种工况下都能稳定工作并提供所需的补偿电流。 本文探讨了有源电力滤波器直流侧电压选取的依据和控制策略，特别强调了能量PI控制器在确保系统稳定性和补偿效果方面的优势。这对于理解和优化APF的设计与应用具有重要意义。