这种闭环电压控制方法是建立在加预测补偿的选择性谐波检测方法上的, 不仅不影响谐波检测方法对于数字式控制器所造成的延时的克服, 同时, 还能完成传统方法中对于直流侧电压的控制功能。

　仿真实验结果

　　本文对于图1 的系统用MA TLAB 进行了全面的仿真。对于V S I 的电流闭环控制, 由于响应速度和鲁棒性的要求, 采用了三角波比较控制方法。

　　在仿真中, 采用三相电压为频率50Hz、线电压380V 的电源。V S I 的直流侧电容为7 500 LF, 其电压设定值为750V , 开关频率为10 kHz。进行补偿的是5、7、11、13 次谐波。SHC-A PF 外的补偿电感为0. 39mH。

　　首先, 对于V S I 直流侧电压控制进行了仿真实验。理论上, 直流侧电压可以控制到高于交流侧线电压幅值的任意值。在图6 中, 直流侧电压直接控制达到预定的电压750V。特别指出, 当开始进行电流补偿以后直流侧电压可能出现波动, 但是经过直流侧的电压控制, 保持在750V 左右。

 　　其次, 对于采用预测补偿的SHC-APF 的谐波电流补偿进行了仿真实验。理论上, SHC-A PF 能够很快地检测出谐波, 并且进行谐波补偿以后的电源电流应该有很大的改变。在图6 中, 补偿从0. 04 s 开始, 马上开始检测到补偿电流信号, 补偿的电源电流大约是在1/4 周期之后开始变化, 经过一个周期最终达到补偿效果。带预测补偿的谐波检测方法可以很好地完成检测谐波的任务, 并且补偿后电源电流基本很好。由于仿真实验选择的检测谐波为5 次、7次、11 次、13 次这样的低次谐波, 因而在补偿后的电源电流中含有一些高频分量。这些高频分量在实际系统中会被系统本身的阻抗抑制。

　　第三, 对于电流闭环控制做了仿真实验。由于采用了新的检测方法, 使得对于V S I 可以采用闭环的电流控制。理论上V S I 的输出电流应该很好地跟踪检测出的补偿电流指令信号。图7 中, 实际补偿电流可以很好地跟踪检测的补偿电流指令信号。由于V S I 输出的是PWM 信号, 所以在实际输出的电流上出现一些高频谐波。在仿真开始时, 并没有进行对谐波的补偿, 此时的V S I 是整流器, 给直流侧电容充电的过程, 当直流侧电容电压控制稳定开始补偿谐波。

　　最后, 针对两个闭环相互影响做了仿真实验。检验当电容器上的电压波动时, 对于补偿电流控制环的影响。理论上当电容器电压重新得到控制达到稳定以后, 补偿应该继续进行, 系统应该保持稳定。补偿效果应该与变化前一样, 说明电流闭环控制依然稳定。图8、9 中, SHC-A PF 从0. 06 s 开始进行补偿, 从0. 12 s 开始变化直流侧电压。很快直流侧电压就得到控制, 稳定到新的给定值, 经过闭环电流控制后的输出补偿电流也恢复到电压变化前的情况, 系统的补偿效果如前。

　　从上面的仿真结果看, 直流侧电压波动时, 补偿电流都能够很好地得到控制, 并且在很快的时间内恢复到原来的补偿效果, 而直流侧电压的波动以后,也能很快地达到重新的稳定状态。

　  小　结

　　本文提出的带预测补偿的选择性谐波检测方法, 可以检测出任意指定次谐波, 并且通过增加预测补偿角彻底解决了系统延时的问题, 使得SHC-APF可以精确地检测和补偿指定次谐波。文章讨论了如何在选择性谐波检测环节中加入电压控制的问题,经仿真验证, 电压闭环能够对V S I 的直流侧电压进行很好地控制。在确保了系统补偿的快速响应的前提下, 采用电流闭环控制使得SHC-APF 产生的补偿电流更能准确的跟踪谐波指令电流。仿真结果证明: 采用带预测补偿的选择性谐波检测方法和基于该方法的电压和电流闭环控制, 使得电源电流有了根本的改善。

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