单周控制直流侧apf的综合分析和设计 comprehensive analysis and design for one cycle controlled dc side apf.pdfVIP

第25卷第4期 电工电能新技术 V01．25，No．4 2006年10月 Advanted ofElectrical and Oct．2006 Technology EngineeringEnergy 单周控制直流侧APF的综合分析和设计 王玉斌，厉吉文，田召广，吕 燕 (山东大学电气工程学院，山东济南250061) 摘要：单周控制理论(oct)因其控制结构简单，且不需要复杂的数学计算等优点目前已被广泛用 于APF的控制。其中直流侧有源电力滤波器并联在整流桥的直流侧，对整流类负载进行谐波治理 有很大的技术优势。本文分析了单周控制DC侧APF电路结构和基本原理，给出了主电路的主要 参数(电感、直流侧储能电容C)的设计和选取标准。建立了单周控制直流侧APF的大信号模型， 在此基础上进行了控制系统中PI调节器设计，将控制系统校正为典型II型系统，从而消除了稳态 误差、提高了抗扰性能。为直流侧有源电力滤波器的综合设计提供了理论依据。样机试验结果证 明了文中理论分析和设计的正确性。 关键词：单周控制；直流侧APF；PI调节器；参数设计 -‘ 中图分类号：TM48 文献标识码iA 文章编号：1003．3076(2006)04．0034205 系，但并未涉及控制电路中PI调节器的设计。 1 引言 本文以单周控制直流侧APF为例，分析了单周 ’对于目前广泛应用的整流类负载产生的谐波和 控制直流侧APF电路结构和基本原理，给出了主电 无功电流的治理，现在主要采取两种方法：一种是有 路的主要参数(电感L、直流侧储能电容c等)的设 PowerFactor 计和选取标准。从能量守恒的角度建立了单周控制 源功率因数校正(Active Correction， Power 直流侧APF的大信号模型，在此基础上进行了控制 APFC)，另一种是有源电力滤波(ActiveFilter， 系统中PI调节器的设计，将控制系统校正为典型的 APF)。APFC一般级联在交流电源和负载之间，起 到校正电源电流波形和提高功率因数的作用。但 Ⅱ型系统，从而消除了稳态误差、提高了抗扰性能。 APFC处理负载消耗的所有功率，开关器件承受较大为直流侧有源电力滤波器的设计提供了理论依据。 的电压电流应力，开关损耗大。因此APFC主要适最后，根据文中提出的参数选取标准，设计并调试了 用于中小功率场合。而APF与负载并联，理想情况 一台试验样机，试验结果证明了文中理论分析和设 下只需提供负载所需的谐波和无功电流。因此对于 计的正确性。 同样的非线性负载，APF处理的功率要比APFC小 2单周控制直流侧APF的工作原理 得多。本文讨论的单周控制(One Control， Cycle occ)直流侧APF¨‘61，具有电路结构简单、成本低、单周控制是一种非线性的控制方式，由Keyue 效率高等优点。． APF的主电路及控制电路原理图。其中￡、S。、S：、 目前有关单周控制APF的文献，大多涉及OCC 控制方程的推导叩’5】，很少涉及主电路及控制电路 C是直流侧APF的主要组成部分，实际上是一两象 的参数设计。实际上，直流侧有源电力滤波器的参 限BOOST变换器。开关S，、Js：互补导通，在一个开 数与其补偿性能和整个系统的成本有着密切的关