這種閉環電壓控制方法是建立在加預測補償的選擇性諧波檢測方法上的, 不僅不影響諧波檢測方法對于數字式控制器所造成的延時的克服, 同時, 還能完成傳統方法中對于直流側電壓的控制功能。

　仿真實驗結果

　　本文對于圖1 的系統用MA TLAB 進行了全面的仿真。對于V S I 的電流閉環控制, 由于響應速度和魯棒性的要求, 采用了三角波比較控制方法。

　　在仿真中, 采用三相電壓為頻率50Hz、線電壓380V 的電源。V S I 的直流側電容為7 500 LF, 其電壓設定值為750V , 開關頻率為10 kHz。進行補償的是5、7、11、13 次諧波。SHC-A PF 外的補償電感為0. 39mH。

　　首先, 對于V S I 直流側電壓控制進行了仿真實驗。理論上, 直流側電壓可以控制到高于交流側線電壓幅值的任意值。在圖6 中, 直流側電壓直接控制達到預定的電壓750V。特別指出, 當開始進行電流補償以后直流側電壓可能出現波動, 但是經過直流側的電壓控制, 保持在750V 左右。

　　其次, 對于采用預測補償的SHC-APF 的諧波電流補償進行了仿真實驗。理論上, SHC-A PF 能夠很快地檢測出諧波, 并且進行諧波補償以后的電源電流應該有很大的改變。在圖6 中, 補償從0. 04 s 開始, 馬上開始檢測到補償電流信號, 補償的電源電流大約是在1/4 周期之后開始變化, 經過一個周期最終達到補償效果。帶預測補償的諧波檢測方法可以很好地完成檢測諧波的任務, 并且補償后電源電流基本很好。由于仿真實驗選擇的檢測諧波為5 次、7次、11 次、13 次這樣的低次諧波, 因而在補償后的電源電流中含有一些高頻分量。這些高頻分量在實際系統中會被系統本身的阻抗抑制。

　　第三, 對于電流閉環控制做了仿真實驗。由于采用了新的檢測方法, 使得對于V S I 可以采用閉環的電流控制。理論上V S I 的輸出電流應該很好地跟蹤檢測出的補償電流指令信號。圖7 中, 實際補償電流可以很好地跟蹤檢測的補償電流指令信號。由于V S I 輸出的是PWM 信號, 所以在實際輸出的電流上出現一些高頻諧波。在仿真開始時, 并沒有進行對諧波的補償, 此時的V S I 是整流器, 給直流側電容充電的過程, 當直流側電容電壓控制穩定開始補償諧波。

　　最后, 針對兩個閉環相互影響做了仿真實驗。檢驗當電容器上的電壓波動時, 對于補償電流控制環的影響。理論上當電容器電壓重新得到控制達到穩定以后, 補償應該繼續進行, 系統應該保持穩定。補償效果應該與變化前一樣, 說明電流閉環控制依然穩定。圖8、9 中, SHC-A PF 從0. 06 s 開始進行補償, 從0. 12 s 開始變化直流側電壓。很快直流側電壓就得到控制, 穩定到新的給定值, 經過閉環電流控制后的輸出補償電流也恢復到電壓變化前的情況, 系統的補償效果如前。

　　從上面的仿真結果看, 直流側電壓波動時, 補償電流都能夠很好地得到控制, 并且在很快的時間內恢復到原來的補償效果, 而直流側電壓的波動以后,也能很快地達到重新的穩定狀態。

　小　結

　　本文提出的帶預測補償的選擇性諧波檢測方法, 可以檢測出任意指定次諧波, 并且通過增加預測補償角徹底解決了系統延時的問題, 使得SHC-APF可以精確地檢測和補償指定次諧波。文章討論了如何在選擇性諧波檢測環節中加入電壓控制的問題,經仿真驗證, 電壓閉環能夠對V S I 的直流側電壓進行很好地控制。在確保了系統補償的快速響應的前提下, 采用電流閉環控制使得SHC-APF 產生的補償電流更能準確的跟蹤諧波指令電流。仿真結果證明: 采用帶預測補償的選擇性諧波檢測方法和基于該方法的電壓和電流閉環控制, 使得電源電流有了根本的改善。