基于無差拍SVPWM的有源濾波器研究

摘 要： 采用無差拍電壓空間矢量控制法來分析有源濾波器的濾波性能，給出該方法的控制策略，包括空間矢量脈寬調制（SVPWM）算法以及無差拍原理。該方法可以用來抑制和消除采樣與計算方法的延時對控制精度的影響。Matlab仿真結果表明：SVPWM調制與無差拍控制結合用于有源濾波控制可以明顯改進補償的動態性能，提高濾波效果。實驗結果證明該方法可行，且具有較好的實時性。

關鍵字： 有源電力濾波器； 無差拍控制； 電壓空間矢量； 脈寬調制

中圖分類號： TN911?34； TM734 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）12?0163?04

0 引 言

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（Pulse Width 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 Pulse Width Modulation，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SVPWM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。

1 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[1]。頻域檢測法主要有FFT法和諧波濾波器法等[2]。

3 SVPWM原理與實現

（2）參考矢量Uref的基本矢量作用時間計算

4 基于Matlab的仿真

5 實驗結果

在APF實驗中，采用DSP來實現無差拍SVPWM控制策略，并將其應用于非線性負載中進行諧波補償。實驗設計參數：電源為線電壓為380 V的交流電，交流側為電阻為5 mΩ，連接電抗2 mH，非線性負載側含有阻值5 Ω的電阻負載，在實驗系統中測得濾波器直流側電壓為800 V，采樣頻率為10 kHz。圖8為APF的實驗波形。

6 結 論

本文采用無差拍SVPWM作為濾波器的控制策略進行研究，通過預測算法預測出補償點流的參考值，而后再計算得出下一時刻的輸出電壓參考值，最后通過空間電壓矢量調制得出PWM脈沖信號，實現補償電流得到較好跟蹤控制的目標。通過仿真與實驗該方法的可行性。仿真與實驗表明此方法能夠實現對系統補償電流的跟蹤控制，而且還具有良好的動態補償性能。

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