2.3.2 检测电源电流控制法
通过第一步控制方法后,负载侧电压虽得到了补偿,且效果很好,但是当系统加入非线性负载时,电流波形畸变非常严重,因此考虑用检测电源电流控制法对电流谐波进行滤除,如图4所示。
通过瞬时无功理论检测出电网谐波电流ish,然后与控制增益K相乘形成ux,即ux=Kish,理论上K值很大(但为有限值),使系统中对谐波呈高阻抗特性,从而可以隔离谐波电压源,抑制电网上的谐波电流。若在系统中提供无源滤波器支路,该支路对谐波呈现低阻抗特性,可抑制谐波电流对电网侧的影响。图5为该部分控制原理。
3 仿真结果与分析
采用PSCAD对所述控制方法进行仿真,参数为:220 V/50 Hz三相交流电压源,1 mH限流电抗器,线性负载为阻感负载,其中电感为0.1 mH,电阻为10 Ω,交流侧输入电感为1 mH,直流侧稳压电容为1 000μF。图6示出仿真波形。
由图6a可知,控制中做选择的直流电压参考值为0.5 kV,可见0.5 s后直流电压在0.5 kV上基本保持恒定;由图6b可见,uL很好地跟踪了us;由图6c可见,虽然iLa畸变很大,但ia仍保持为正弦波;由图6d可见,在0.2~0.3 s时,系统发生电压暂降,但uL仍可保持为预期的usag,达到预期目标。
4 实验结果分析
4.1 DSP/FPGA控制器
此处装置控制器由DSP,FPGA和CPLD等构成,其中DSP模块负责完成数据的处理,与上位机(人机交互系统)的通讯,与下层结构(FPGA)的数据交换:FPGA模块完成电压、电流等各变量采样,及各变量的逻辑运算并上传数据给上层结构DSP;CPLD负责直接采集功率单元(IGBT模块)的各项数据和指标,如死区产生、温度信号采集、IGBT过压过流保护等。图7为基于DSP和FPGA构成的主控结构框图。
4.2 实验分析
首先用该装置进行了电压暂降实验,由于三相是对称的,下面仅对a相进行研究,结合电压扰动发生装置使系统电压在0.1~0.3 s发生电压暂降,并通过上述控制策略进行控制。图8a示出实验波形。由图可见,虽然usag发生了电压暂降,但是由于装置的补偿uL仍然保持220V。
用该装置进行了短路电流限制实验。当系统正常工作时,电压补偿装置补偿系统电压到额定电压Uo=220V,iL约为10A。工作一段时间后,使负载侧发生短路,系统会有较大电流通过。设定电流互感器检测系统电流超过30A时,装置脉冲闭锁,同时双向晶闸管触发导通,旁路补偿装置,投入限流电抗器实施限流其中限流电抗器选择8.5mH。