并联混合型有源电力滤波器稳定性分析与控制

，，（，210096）：（SAPF）2，2。，，SAPF，“”，“”，。，，，。Matlab／Simulink。：；；；；：TN713：A：1006－6047（2011）07－0036－06：2010-07-08；：2011-04-01：（BY2010142）ProjectsupportedbytheDepartmentofScienceandTech-nologyofJiangsuProvince（BY2010142）ElectricPowerAutomationEquipmentVol．31No.7Jul.2011317201170，，，，［1］。SAPF（ShuntActivePowerFilter），，。SAPF，。SAPF，，SAPF，SAPF［2］。，，。，SAPF。，［2-13］。SAPF2，，。，“”，；，，，。，。1SAPF2。SAPF，；SAPF，，1。1（a）：SAPF，。，SAPFiL［3］。1（b）：，SAPF。SAPF，SAPF，iL，SAPFiCL。22.1I，，，2。iCSAPFiAiL（a）（b）iAiCSAPFiLiCL1Fig.1StructureofhybridcompensationsystemSAPF［4］，ILh，IASAPF，ICh，IGh，ZG=RG+jωLG，ZC=RC+1／（jωC），RC。：IA（s）=GAPF（s）ILh（s）IAL（s）=ILh（s）-IA（s）IGh（s）=IAL（s）ZC（s）／［ZC（s）＋ZG（s）］（1）3（1），GAPF（s）SAPF。［5］SAPF，4。SAPF［6］，4GCD（s），，［5］：GCD（s）=Kid／（Tss+1）（2），Ts；Kid，SAPF，SAPF0≤Kid≤1，Kid=0SAPF，Kid=1SAPF，0Kid1SAPF。4，（3）：GCT（s）=IA（s）Iref（s）=KiKPWMLTss2+Ls+KiKPWM（3），Ki；KPWMPWM，KPWM=Ud／Uc，Ud，Uc［7］；LSAPF。（2）（3）SAPF：GAPF（s）=GCD（s）GCT（s）（4）（4）3I：GI，1（s）＝［1－GAPF（s）］ZCZC＋ZG（5）：Ts=0.1ms，LG=0.13mH，RG=0.05Ω，C=650μF，RC=0.08Ω，Ki=5，Kid［0，1］，KPWM=500。（5）bode，5，SAPF、。，，。，SAPF，LC，，。SAPF，，，。5，SAPF，，“”，5，，，“”，。2.26，ICL。，SAPF，IL，ICL，ICLSAPF。6（6），。IGh（s）=ICL（s）-IA（s）IA（s）=GAPF（s）ICL（s）ICL（s）=［ZCILh（s）+ZGIA（s）］／（ZC+ZG）（6）（6）7。G，1（s）=ZC［1-GAPF（s）］ZC+ZG［1－GAPF（s）］（7），bode8。RGIGhIChCICLIAILhLG6Fig.6Single-phaseequivalentcircuitofmodelRGIGhIChCIALIAILhLG2Fig.2Single-phaseequivalentcircuitofmodelGAPF（s）IALZCZC+ZGILh-IAIGh3Fig.3Blockdiagramofmodel+4SAPFFig.4ModelofSAPF1／（Ls）KPWMTss+1KiIGGCD（s）IA-ILIref+20-30-80M／dB90-90-180θ／（°）100101102103104105f／Hz5bodeFig.5Bodeplotsofmodelundernormalcontrol0，：78，Kid≤0.5，Kid，，Kid=0.5；Kid0.5，，，，，。3：，，，SAPF，“”，；，SAPF。“”，；，。3.1，，，。，SAPF，，，［3］，，、，9。，G（s），，［3，6］G（s）=0.01／（Tss+1），9：G，2（s）=ZC［1＋GAPF（s）］ZG+ZC［1+G（s）GAPF（s）］（8）2bode10，。，，“”，，。3.211，，，［8-14］。，UGh，Rd，Rd。11，ICLd=ICL+Id，ZCZC+ZGGAPF（s）IL+ZGZC+ZGICL+IA-IG+7Fig.7BlockdiagramofmodelZCZC+ZGGAPF（s）ILh+-IALIA++G（s）IGh9IFig.9BlockdiagramofmodelIundercompoundcontrol20-20-60M／dB-90-180-360θ／（°）100105f／Hz-270（a）Kid=0.41000-100M／dB900-180θ／（°）100105f／Hz-90（b）Kid=0.520-20-60M／dB-90-180-360θ／（°）100105f／Hz-270（c）Kid=0.60-50-100M／dB-90-180-360θ／（°）100105f／Hz-270（d）Kid=18bodeFig.8Bodeplotsofmodelundernormalcontrol1011021031041011021031041011021031041011021031045031150-100-250M／dB90-135-360θ／（°）101102103104105106f／Hz102Fig.10Bodeplotsofmodeundertwocontrolmodes，31ICLId，，UGh，：Iref=ICLd=ICL+IdId=UGh／Rd（9）（9）12。11RdC，ZCd：ZCd=ZCRdRd+ZC（10）（7）ZCZCd，：G，2（s）=ZCd［1－GAPF（s）］ZCd+ZG［1－GAPF（s）］（11）13，SAPF，Kid=1，Rd=0.2，，，；Rd（12，Rd，1／Rd），，Rd=0.02Ω-10dB，，Rd=0.02Ω。，bode14。，Kid≤0.5。Kid0.5，。4，Matlab／SimulinkSAPF，，2.1，Simulink：，10－6s，odd23tb（stiff／TR-BDF2），IGBT10kHz。4.1，，“”，。15，、、SAPF。，SAPF，，，。t=0.2sSAPF，，，。16，11Fig.11Single-phaseequivalentcircuitofmodelunderactivedampingcontrolRGIGhIChCICLdIAILhLGUGhICLRdId0-40-80M／dB0-45-135θ／（°）100105f／Hz-90（b）Kid=0.50-40-80M／dB0-45-135θ／（°）100105f／Hz-90（c）Kid=0.60-40-80M／dB900-180θ／（°）100105f／Hz-90（d）Kid=114bodeFig.14Bodeplotsofmodelunderactivedampingcontrol12Fig.12Activedampingcontrol1／Rd+ICLUGhIrefId+20-30-80M／dB900-180θ／（°）101102103104105f／Hz13Fig.13InfluenceofdampingresistoronsystemRd=0.2Ω，Rd=0.05Ω，Rd=0.02Ω-900-40-80M／dB0-45-135θ／（°）100105f／Hz-90（a）Kid=0.4101102103104101102103104101102103104101102103104，：7500-50iL／A2000-200iG／A2000-200iC／A2000-200iA／A0.120.160.200.240.28t／s17Fig.17SimulativewaveformsofmodelundernormalcontrolSAPF，，t=0.2sSAPF，“”，，，。4.217，，17，SAPF，SAPF，，，，，SAPF。18，t=0.2sSAPF，，，，。5SAPF2，，，。。：［1］，，.［M］.:，1998：4-11.［2］.［D］.：，2005.CHENZhong.Researchonthekeytechniquesofshuntactivepowerfilter［D］.Hangzhou：ZhejiangUniversity，2005.［3］，.［J］.，1995，29（3）：97-101.YANGJun，WANGZhao’an.Studyonthecontrolmodesofshuntactivepowerfilter［J］.JournalofXi’anJiaotongUniversity，1995，29（3）：97-101.［4］.［D］.：，2006.FANGXin.Thedigitalcontroloncurrentofparallelactivepowerfilter［D］.Wuhan：HuazhongUniversityofScienceandTech-nology，2006.［5］，，，.［J］.，2008，28（18）：54-60.WULonghui，ZHUOFang，ZHANGPengbo，etal.Stabilityana-lysisandcontrollerdesignofhybridparallelactivepowerfilter［J］.ProceedingsoftheCSEE，2008，28（18）：54-60.500-50iL／A1000-100iG／A1000-100iC／A250-25iA／A0.120.160.200.240.28t／s18Fig.18Simulativewaveformsofmodelunderactivedampingcontrol500-50iL／A1000-100iG／A1000-100iC／A200-20iA／A0.120.160.200.240.28t／s16Fig.16Simulativewaveformsofmodelundercompoundcontrol500-50iL／A1000-100iG／A1000-100iC／A200-20iA／A0.120.160.200.240.28t／s15Fig.15Simulativewaveformsofmodelundernormalcontrol31StabilityanalysisandcontrolofhybridSAPFWUZaijun，ZHAOZhihong，WANGBaoan（MotionControlEngineeringResearchCenterofMOE，SchoolofElectricalEngineering，SoutheastUniversity，Nanjing210096，China）Abstract：TwostructuremodelsofhybridcompensationsystemcomposedofSAPF（ShuntActivePowerFilter）andparallelcapacitorareestablishedandtheirsystemstabilitiesareanalyzed.Itispointedoutthat，undernormalcontrol，modelisstableandsuppressesharmonicsquitewellafterSAPFisputintooperationwhilemodelisunstablebecauseofthepositivefeedback.Thecompoundcontrolstrategyisproposedformodeltoavoiditscompensationdeadzonewhiletheactivedampingcontrolisintroducedformode