串联混合有源电力滤波器的新型控制方法

　　自20世纪70年代起，有源电力滤波器（APF）得到了广泛研究。纯有源电力滤波器虽然具有补偿效果好的特点，但是其逆变器所占功率比例大、成本高，由开关损耗引起效率下降，而且由于受到电力电子器件容量的限制，其容量难以满足大容量负载的要求，限制了APF的推广应用。因此，研究适用于大功率负载的APF的电路拓扑及其控制方法，减小APF中逆变器所占的容量、降低成本、提高其性价比，成为近年来APF研究的主要方向之一。

　　年，ToshihikoTanaka和HirofumiAkagi提出一种带基波电流旁路通道的串联混合有源电力滤波器，其特点是在传统的串联混合有源电力滤波器的基础上，在盘锦油浸式变压器的逆变器侧增设了谐振于电网基波频率的LC支路（以下简称PPF1――passivepowerfilterof1storder）在适当的控制方法下，电网电流的基波分量不流过逆变器，而由PPF1通道通过，逆变器只需提供谐波电压和承担电网谐波电流。因为当APF投人运行后，电网谐波电流远小于电网基波电流，所以该拓扑可以大大降低有源部分（逆变器）的容量，提高整机的效率。同时，在逆变器发生故障时，只要切断逆变器，PPF1通道仍可为负载提供能量流通的通道，克服了传统串联型有源电力滤波器保护困难的问题。

　　该拓扑的提出已有10多年了，然而并没有在实际负载中得到应用。究其原因，主要是采用的基于瞬时无功功率理论的控制方法，只适用于负载对称、电网电压对称且没有畸变的理想情况。而在负载不对称、电网电压不对称或电网电压有畸变时，由于瞬时无功功率理论检测出来的“谐波”将含有负序基波分量，检测出来的“基波”将只是正序基波分量，漏掉了负序基波分量，因此将该方法应用于这种带PPF1通道的串联混合有源电力滤波器时，电网电流中的负序基波分量会在PPF1通道和逆变器之间发生谐振放大，逆变器中会流过相当大的基波电流，导致逆变器的容量降不下来。而实际的负载和电网是很难保证在任何时候都是对称的。

　　本文结合运用一种基于逐相9变换的控制方法，使得这种带基波旁路通道的串联混合有源电力滤波器，在负载及电网不对称且有畸变时，均控制逆变器不流过基波电流，从而降低了有源部分的容量；并进行了国家自然科学基金资助项目（50077020）；台达电力电子科教发展基金资助项目。

　　理论上可以证明，对各相基波电流的检测结果与所用正弦表/余弦表（sinUf+i）和cos（+0））的相位0无关，只要这两个信号的频率c和电网基波频率相等，该方法就能准确检测出完整的基波电流，且不受电网不对称的影响。本文采用锁相环（PLL）与电网基波频率同步，所以检测的结果也不受电网电压畸变的影响，且该方法计算简单。

　　每相全电流中减去其基波成分，即可得到该相谐波电流。

　　2基于逐相变换的系统控制方法由，而检测出来的“逆变器基波电流包含了完整的逆变器基波电流，因此，由=”使得逆变器对所有流过逆变器的基波电流都能呈现很大的阻抗所以所示控制方法在电网和负载不平衡时，逆变器和PPF1之间不会发生基波谐振现象，逆变器只需提供谐波电压和流过谐波电流。

　　3基于DSP的数字化实现及。

　　为采用基于瞬时无功功率理论的控制方法和采用基于逐相9变换的控制方法时逆变器电流及其频谱图。）>电网电流及其频谱（c）PPFl通道电流及其频谱负载电流、电网电流、PPF1通道电流及其频谱分析比较（a），（b）可见，采用基于瞬时无功功率理论的控制方法时，逆变器中仍然有较大的基波电流；采用基于逐相如变换的控制方法时，逆变器电流中基本不含基波成分，实现了在完成电网谐波抑制任务的同时，逆变器只流过谐波电流，从而降低逆变器容量的目的。

　　（a）基于理论控制方法（b）基于逐相变换控制方法基于叫理论控制方法及基于逐相扣变换控制方法时的逆变器电流及其频谱4结语本文提出一种带基波电流旁路通道的串联混合有源电力滤波器的新型控制方法，该方案结合了基于逐相办变换的控制方法，它可以确保该拓扑在平衡或不平衡条件下，逆变器都只流过电网谐波电流，大大降低了有源部分的容量和成本，提高了整机的性价比。

　　控制系统采用DSP纯数字化实现，进行了5kW的实验研究，结果证实采用上述控制方法后，带基波旁路通道的电力有源滤波器可以在确保滤波效果良好的前提下大大减小有源部分的容量，适用于低压大容量复杂负载的谐波抑制，应用前景良好。