Scientific Journal of Control Engineering June 2013, Volume 3, Issue 3, PP.191-198
Study on Control of Three-phase Four-switch Active Power Filter Qinghua Zhang#, Xingong Cheng, Xiju Zong, Menghua Zhang, Zaojun Chen School of Electrical Engineering, University of Jinan, Jinan 250022, China #
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Abstract For the three-phase four-switch APF, based on the analysis of the angle relation between the tracking error current and its changing rate in the complex plane, a control method is proposed. Compared with the hysteresis control method based on space voltage vector, the algorithm reduces the complexity of the sector judgment; at the same time, compared with the switching control the algorithm also eliminates the complex theorem proof. Under the premise of meeting the stability theory ,we made the two vector sum of tracking error current and its changing rate approach minimum in order to reducing the error current to minimum. For the control of capacitor voltage of the DC side, two proportional-integral controllers are adopted to ensure capacitor voltage reach the set value, and the simulation shows the effectiveness of the control algorithm. Keywords: Three Phase Four Switch Active Power Filter; Vector Angle; Lyapunov Function
三相四开关 APF 控制策略研究* 张庆华,程新功,宗西举,张梦华,陈早军 济南大学 自动化与电气工程学院,山东 济南 250022 摘 要:针对三相四开关 APF 分析其跟踪误差电流及其变化率在复平面上的夹角关系,提出了一种控制方法。该算法与 基于空间电压矢量的滞环控制相比减少了扇区判断的复杂性;同时与切换控制相比也省去了复杂的定理证明。在满足稳 定性理论的前提下,使得跟踪误差电流及其变化率这两个矢量的和最小以保证电流误差降到最小;对于直流侧两电容电 压的控制采用比例积分控制器以达到设定值,仿真验证了控制算法的有效性。 关键词:三相四开关有源电力滤波器;向量夹角;李亚普诺夫函数
引言 随着非线性负荷在电网中的数量日益增加,所带来了严重的谐波污染问题。有源电力滤波器被认为是 改善电能质量、抑制谐波最有效的设备之一,在实际中有广泛的应用和研究。滤波器中功率器件的可靠性 问题无法避免,滤波器发生故障时,滤波器的补偿性能将无法得到保证,严重时将造成灾难性后果[1]。为解 决上述问题,相关研究者提出了滤波器容错技术,在出现故障时对滤波器拓扑电路进行重构,同时结合相 应的控制方法达到维持系统稳定运行以及尽可能恢复滤波器性能的目的。三相四开关滤波器是传统三相六 开关滤波器故障重构后的容错电路拓扑,同时由于开关器件的减少,四开关滤波器降低了成本,因此具有 重要的研究价值 [2]。 传统的六开关滤波器已经是一个欠驱动系统,需控制的状态变量的数目小于控制变量,当六开关拓扑 重构后执行机构部分减少了三分之一,增加了控制的难度以及影响补偿的效果。四开关滤波器的控制是其 稳定运行的关键,文献[3]通过将 U2 和 U3 矢量同时作用相同的时间来间接合成零矢量,并提出了一种适用 *
基金资助:受国家自然科学基金(11201179) 、山东省中青年科学家奖励基金(BS2011SF001)和山东省自然基金支持资助 (ZR2011EEM024) 。 - 191 http://www.sj-ce.org/