APF，也即有源電力濾波器。通過APF，可以對(duì)不同大小和頻率的諧波進(jìn)行快速跟蹤補(bǔ)償。相關(guān)行業(yè)的朋友，有必要深入了解APF。為增進(jìn)大家對(duì)APF的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)APF的控制策略——空間矢量最優(yōu)控制予以介紹。如果你對(duì)APF有源電力濾波器具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。
近年來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子裝置的應(yīng)用越來越廣，它所產(chǎn)生的諧波和無功功率給電網(wǎng)帶來的各種危害也越來越大。為了抑制高次諧波和補(bǔ)償無功功率，近幾年出現(xiàn)了許多新型的無功補(bǔ)償裝置和有源濾波系統(tǒng)。這些裝置雖然各有不同，但有一點(diǎn)是共同的，即要求準(zhǔn)確快速地檢測(cè)出諧波和無功功率，從而實(shí)現(xiàn)快速補(bǔ)償。有源電力濾波器(APF)的關(guān)鍵技術(shù)之一就是逆變器的PWM技術(shù)，目前常用的PWM技術(shù)有：
1)基于正弦波對(duì)三角波調(diào)制的SPWM技術(shù);
2)基于消除特定次數(shù)諧波的HEPWM技術(shù);
3)基于電流滯環(huán)跟蹤控制的PWM技術(shù)。
第一種方法適用于模擬系統(tǒng)，在微機(jī)控制系統(tǒng)中很少采用;第二種方法需要預(yù)先計(jì)算出要消除的若干次指定諧波，在負(fù)載經(jīng)常變化的情況下，跟隨特性難以保證;第三種方法比較適合微機(jī)控制，其原理為實(shí)時(shí)檢測(cè)逆變器的輸出、并與跟蹤目標(biāo)進(jìn)行比較，當(dāng)偏差超出允許的邊帶時(shí)，控制器動(dòng)作，使偏差減小。
一般來說，波形質(zhì)量，開關(guān)損耗，電壓利用率等是衡量PWM方法的幾個(gè)重要指標(biāo)，隨著現(xiàn)代大功率器件開關(guān)頻率的不斷提高，波形質(zhì)量問題己得到了較好的解決，而開關(guān)損耗問題卻日益嚴(yán)重，以電路拓?fù)涓倪M(jìn)為代表的軟開關(guān)技術(shù)在解決開關(guān)損耗問題的同時(shí)也帶來電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜化的問題，對(duì)復(fù)雜電路尤其如此。所以，如何從PWM控制方法的優(yōu)化上減小開關(guān)損耗，是一個(gè)值得探討的問題。
空間電壓矢量法(SVPWM)也叫磁通正弦PWM法。它以三相對(duì)稱正弦波電壓供電時(shí)交流電動(dòng)機(jī)的理想磁通圓為基淮，用逆變器不同的開關(guān)模式所產(chǎn)生實(shí)際磁通去迫近基準(zhǔn)圓磁通。由它們的比較結(jié)果決定逆變器的開關(guān)，形成PWM波形。此法從電動(dòng)機(jī)的角度出發(fā)，把逆變器和電機(jī)看作一個(gè)整體，使電機(jī)獲得幅值恒定的圓形磁場(chǎng)。通過控制磁通或電壓矢量導(dǎo)通時(shí)間，用盡可能多的多邊形磁通去逼近正弦磁通。具體方法又分為磁通開環(huán)式和磁通閉環(huán)式。磁通開環(huán)法用兩個(gè)非零矢量和一個(gè)零矢量合成一個(gè)等效的電壓矢量，若采樣時(shí)間足夠小，可合成任意電壓矢量。此法輸出電壓正弦波調(diào)制時(shí)提高l5%，諧波電流有效值之和接近最小。磁通閉環(huán)式引入磁通反饋，控制磁通的大小和變化的速度。在比較估算磁通和給定磁通后，根據(jù)誤差決定產(chǎn)生下一個(gè)電壓矢量，形成PWM波形。這種方法克服了磁通開環(huán)法的不足，解決了電機(jī)低速時(shí)，定子電阻影響大的問題，減小了電機(jī)的脈動(dòng)和噪音。有的學(xué)者提出一種應(yīng)用于新型三電平PWM高頻整流系統(tǒng)的電壓空間矢量PWM調(diào)制控制方式[1]，使得系統(tǒng)不僅能控制有功功率的傳輸，而且能提供無功功率的吞吐。它不僅優(yōu)化開關(guān)矢量，降低開關(guān)頻率，提高直流側(cè)電壓利用率，減小AC側(cè)輸入電流的總諧波畸變率，而且在中點(diǎn)電位控制方面也易于實(shí)現(xiàn)。
1)為了優(yōu)化開關(guān)頻率，開關(guān)矢量選擇應(yīng)該是每次開關(guān)矢量變化時(shí)，只有一個(gè)開關(guān)函數(shù)變動(dòng)，而且變動(dòng)值循環(huán);
2)在一個(gè)開關(guān)周期中，開關(guān)矢量的選擇是對(duì)稱的;
3)零矢量或等效零矢量的作用時(shí)間是等分分配的;
4)考慮正開關(guān)矢量和負(fù)開關(guān)矢量的協(xié)調(diào)作用來平衡中點(diǎn)電位的浮動(dòng)。
基于電壓矢量的控制方法本身就有較高的直流電壓利用率和控制精度，利用該方法能方便地判定參考電壓矢量所在區(qū)域，從而應(yīng)用最優(yōu)電壓矢量進(jìn)行控制，使得SVPWM性能進(jìn)一步提高。
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