发布时间 : 星期日 文章电流平均值谐波检测方法MATLAB仿真更新完毕开始阅读
电流平均值谐波检测法MATLAB仿真
2.3.3 电流跟踪控制方式
在2.1节中介绍过，有源电力滤波器可分为两大部分，指令电流运算电路的作用是得出补偿电流的指令信号，据此由补偿电流发生电路产生补偿电流。这部分的内容在以后章节中介绍。电流跟踪控制电路正是补偿电流发生电路的第一个环节，其作用是根据补偿电流的指令信号和实际补偿电流之间的相互关系，得出控制补偿电流发生电路中主电路各个器件通断的PWM信号，控制的结果应保证补偿电流跟踪其指令信号的变化。
有源电力滤波器产生的补偿电流应实时跟踪其指令电流信号的变化，这就要求补偿电流发生电路要有很好的实时性，因此电流控制采用跟踪型PWM控制方式。目前跟踪型PWM控制的方法主要有瞬时值比较方式三角波比较方式
和定时比较方式
等。
、
2. 3. 3. 1瞬时值比较方式 图2.17所示为以一相的控制为例，采用滞环比较器的瞬时值比较方式的原理图。
在该方式中，把补偿电流的指令信号比较，两者的偏差
与实际的补偿电流信号
进行
作为滞环比较器的输入，通过滞环比较器产生控制
主电路中开关通断的PWM信号，该PWM信号经驱动电路来控制开关的通断，从而控制补偿电流的变化。
这种控制方式中，滞环的宽度H对补偿电流的跟随性能有较大的影响。当H较大时，开关通断的频率即电力半导体器件的开关频率较低，故对电力半导体器件的要求不高，但是跟随误差较大，补偿电流中高次谐波
25
电流平均值谐波检测法MATLAB仿真
较大。反之，当H较小时，虽然跟随误差小，但是开关频率较高。
上述控制方式的特点如下: (l)硬件电路十分简单;
(2)属于实时控制方式，电流响应很快;
(3)不需要载波，输出电压中不含特定频率的谐波分量;
(4)属于闭环控制方式，这是跟踪型PWM控制方式的共同特点; (5)若滞环的宽度固定，则电流跟随误差是固定的，但是电力半导体器件的开关频率是变化的。
在采用滞环比较器的瞬时值比较方式中，滞环的宽度通常是固定的，由此导致主电路中电力半导体器件的开关频率是变化的。尤其是当
变化
的范围较大时，一方面，在 值小的时候，固定的环宽可能使补偿电流的相对跟随误差过大;另一方面，在 值大的时候，固定的环宽又可能使器件的开关频率过高，甚至可能超出器件允许的最高工作频率而导致器件损坏。
针对这一缺点，一种解决的方法是将滞环比较器的宽度H设计成可随 的大小而自动调节的;另一种方法是采用定时比较方式，其原理在本节的第3点详述。
2.3.3.2 三角波比较方式 图2.18所示为三角波比较方式的原理图
这种方式与其他用三角波作为载波的PWM控制方式不同，它不直接将指令信号
与三角波比较，而是将
与
的偏差
经放大器A
之后再与三角波比较。放大器A一般采用比例放大器或比例积分放大器。
26
电流平均值谐波检测法MATLAB仿真
这样组成的一个控制系统是基于把 控制为最小来进行设计的。
与瞬时值比较方式相比，该方式具有如下特点： (1)硬件较为复杂; (2)跟随误差较大;
(3)输出电压所含谐波较少，但是含有与三角载波相同频率的谐波; (4)放大器的增益有限;
(5)器件的开关频率固定，且等于三角载波的频率; (6)电流响应比瞬时值比较方式的慢。
由以上介绍可见，瞬时值比较方式和三角波比较方式各有优缺点，实际使用时可根据系统要求选择。
2.3.3.3 定对比较判断法 这种方法其实是瞬时值比较法的改进，本文将其单列出来详述，是区为其特别适合于数字实现。这种方法的控制策略和滞环宽度控制基本是一样的，但其采用固定的采样频率来采样电流，只在每个采样点对采样戮的瞬时电流信号和给定参考电流信号进行比较，以决定逆变器的开关状态。每个开关器件导通或关断的时间是一个或若干个电流采样周期，开关器件的最大开关频率等于电流采样频率，其平均开关绥率小于电流采样频率。这样电流的比较不需要滞环，电流的采样间隔就相当于滞环比较控制中滞环的作用。显然，定时比较判断法控制的精度是和电流的采样频率有关的。
定时比较判断法电流追踪的示意图如图2.19所示。图中，△t为电流采样间隔，
为补偿电流的指令信号，
为实际的补偿电流信号。
27
电流平均值谐波检测法MATLAB仿真
经过分析可以知道，最大电流误差和电流采样周期是成正比的。因
此，定时比较判断法中电流追踪控制的电流采样周期就相当于滞环宽度控制法中滞环的作用，提高采样频率就能提高电流追踪的精度。但是采样频率的提高受开关器件的最大开关频率限制。
定时比较判断法电流追踪型PWM控制非常适合于数字控制，电流的采样可以由微控制器定时来控制，实际电流采样经A/D转换读入微机，给定参考电流信号由实时计算得出。这样，数字化的实际电流和参考电流就可以由微机进行比较，然后可确定逆变器的开关状态，这里不需要复杂的算法，程序简单。滞环宽度控制则要求电流的比较要实时完成，为此要求用像定时比较判断法那样的数字控制时，A/D转换以及数字比较的速度都要非常高，因此实现比较困难。一般，电流滞环宽度控制法通常由模拟电路实现，整个控制系统要比定时比较判断法复杂。本课题采用了定时比较判断法，利用DSP芯片来进行控制和运算。
28