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基于三相VSI型APF系统仿真 摘要：研究有源滤波器(APF)的结构与控制策略，给出应用最为广泛的三相VSI型APF的结构参数及直接电流控制方案。PSIM仿真结果证明该种控制方案下APF具有良好的动态响应特性与静态补偿效果。 关键词：； 直接电流控制； 电流检测 中图分类号：TM 0 引 言 随着电力，。[1-7]。目前，采用有源电力滤波器是治理谐波污染，改善电能质量的最有效手段。APF具有响应速度快，谐波消除率高，补偿连续和动态跟踪能力强，不与系统发生谐振等优点。并联型APF的广泛应用对保障供电系统可靠性、降低干扰、增长设备寿命、减少设备损坏等方面发挥了重要作用[8,9]，其建模、控制策略的研究成为电力电子学的研究热点。 本文中仿真应用最为广泛的基于瞬时无功功率理论的直接电流控制策略，三相VSI型仿真结果证明策略能够连续、快速、准确的对电流进行补偿，具有良好的动态响应特性静态补偿效果,主电路及其控制正确的。 APF 基于三相VSI型APF主电路结构如图1所示。自换相桥式电路通过电抗器并联在电网上，通过Ip-Iq，。图中TA:电流互感器;TV:电压互感器;L平波电抗器;C电容器。工作控制器根据实时检测到负载电流直流侧电压，基于瞬时无功功率理论的Ip-Iq电流检测算法计算出需要补偿的谐波分量瞬时值通过对交流电流的直接控制得到调制波指令信号采用三角波比较方式的PWM脉宽调制方法产生六路IGBT控制信号,经过隔离与功率放大控制IGBT的开通与关断在变流器的交流侧得到相位与幅值可调的三相电流,实现电力系统动态补偿。 直流侧电压的控制是的关键技术之一。直流侧电压的大小将影响的功率损耗和补偿性能。Udc过低，将会导致交流侧电流畸变，影响系统稳定性；而Udc过高，将会提高开关器件的耐压额定值，增加成本的同时也会降低系统可靠性直流侧电压的确定一般遵循公式[]： (1) 式中UL(max)为APF交流侧线电压最大值，UP(max)为UL(max)对应的相电压最大值。这只是APF正常工作的最小值，实际上还要。文献[]指出，当变流器运行在不同状态(整流、逆变)时，对网侧最大相电压基波峰值的大小要求是不一样的。但是何种状态，一旦式(1)条件不能满足，则变流器线电压含有低次谐波，进而使网侧电流发生畸变。本文仿真参数选择Udc=V。 电压型逆变器需要有一个稳定恒压源作为它的逆变源，通常使用直流电容器做恒压源来稳定直流侧电压。电容器的选择通常需要考虑以下几个方面因素：电容器电压幅值波动的动态响应特性防止电抗和电容之间形成谐振尽量减小输出电流的谐波含量储能电容选择的近似公式 [113]： (2) 式中，ΔU为直流侧电压波动幅值的1/2；SN=75kVA。从公式可以看出，在无功补偿容量、直流侧电压参考值和电压允许波动范围确定后，电容的最小值就确定。当实际电容大于计算值时，电容电压的波动幅值会减小，因此，本文仿真参数选择C=5640μF。 1.2.3 平波电抗器参数确定 平波电抗器的主要作用有：抑制冲击电流和开关器件开通过程中di/dt变化率；滤除交流侧的谐波；平波电抗器不仅影响电流环的动、静态，而且还制约着系统的功率因数。电抗器的最值选取一般遵循公式[1]，即： (3) 式中U为电压为可求L≥mH。在实际仿真中选择电感参数为mH。 图2 APF基于瞬时无功功率理论的直接电流控制原理图 2 基于瞬时无功功率理论的直接电流控制 瞬时功率理论直接电流控制算法如图2所示：它直接APF的网侧电流和负载电流，通过运算求出交流输入的指令值，通过对交流电流的直接控制使其跟踪指令电流值实现了直流侧电容电压与瞬时电流构成的双闭环控制。直接电流控制过程如下:控制器根据TV实时检测到的系统电压Ua对电网基波电压进行相位锁定产生供dq变换所需的Sinωt，Cosωt检测到的负载电ILabc采用dq变换算法得到负载电流的有功分量Ip，经低通滤波器得到基波分量Ip-；根据检测到的直流侧电压Udc与直流侧参考电压值Udc_ref做差PI调节后得到的ΔIp叠加到基波有功分量路使直流侧电容能和交流侧交换能量，控制直流侧电压稳定通过Ip-Iq电流检测算法计算出谐波Ihar_ref；五、指令信号Iar_ref与交流侧电流反馈信号I进行比较PI调节后产生调制波信号。调制波信号与三角波进行PWM脉宽调制产生的控制信号经死区控制模块驱动开关器件（IGBT）在变流器交流侧产生相位与幅值可调的三相电流,实现电力系统的动态补偿[1]。 图3 基于直接电流控制的三相VSI型APF的系统仿真结构图 三相VSI的APF系统仿真结果 3.1 仿真模型结构及其参数设置 根据图1所示的结构与参数以及图2所示的直接电流控制结构在中建立的系统仿真模型如图