【摘 要】
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谐波污染问题日渐严峻,为治理谐波,有源电力滤波器（Active Power Filter）已成为研究热点。传统的以单电感作为输出滤波器的APF,不能有效抑制开关管产生的开关频率附近的高次谐波,影响谐波补偿效果,并且存在着体积大、成本高的缺点,不适合在大功率场合应用。此外,补偿电流控制策略作为衡量APF性能的重要指标之一,决定了 APF谐波补偿的稳态精度和动态响应性能。本文针对上述两个问题提出基于重
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谐波污染问题日渐严峻,为治理谐波,有源电力滤波器（Active Power Filter）已成为研究热点。传统的以单电感作为输出滤波器的APF,不能有效抑制开关管产生的开关频率附近的高次谐波,影响谐波补偿效果,并且存在着体积大、成本高的缺点,不适合在大功率场合应用。此外,补偿电流控制策略作为衡量APF性能的重要指标之一,决定了 APF谐波补偿的稳态精度和动态响应性能。本文针对上述两个问题提出基于重复控制的LCL型有源电力滤波器,可以使APF实现良好的动态性能和补偿效果。本文针对APF的输出滤波器——LCL滤波器进行了参数设计;推导了 LCL型APF在和旋转坐标系下的数学模型,分析和研究了 LCL滤波器的谐振机理,采用网侧电流反馈并加入高通滤波器的有源阻尼控制策略,实现了对LCL滤波器谐振尖峰的抑制,并针对该策略涉及到的参数提出了优化设计方法,从而实现了良好的谐振抑制效果。搭建Matlab/Simulink仿真模型进行了分析验证。接下来,研究了 APF补偿电流控制策略。经过PI控制局限性的分析,以及重复控制内膜原理和控制器结构的研究,提出一种改进内膜结构且并联PI的新型重复控制策略,该策略能够在负载突变的情况下,使系统具有快速的暂态响应,缩短系统动态响应时间。然后针对重复控制器中的补偿矫正器进行了设计,使重复控制器不受PI控制器增益的影响,既避免了 LCL滤波器产生谐振,又保证了 APF补偿电流的跟踪精度。最后利用MALLAB/Simulink搭建仿真模型,验证了本文提出的控制策略。有源阻尼控策略能够实现对LCL滤波器谐振尖峰的有效抑制;补偿电流控制策略具有快速的动态响应性能和良好的稳态跟踪精度。进一步,搭建LCL型有源电力滤波器系统实验平台,实验证明改进的重复控制策略不仅具有良好的跟踪性能,而且对负载突变也能够迅速响应。仿真和实验均证明了本文所提方法的有效性和优越性。
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