.2711P-T12C4D1電流PR諧振控制器設計
由于2711P-T12C4D1跟蹤的電流指令是多種頻率正弦量的疊加信號,傳統(tǒng)SPWM調制采用PI控制必定存在穩(wěn)態(tài)誤差和相位偏移,補償效果不佳,往往采用電流滯環(huán)調制,但變頻調制不可避免帶來濾波器設計及噪聲控制問題[9]。
通過旋轉坐標變換可以將正弦信號變?yōu)橹绷餍盘?,從而在新的坐標系下采用PI控制器。但在APF-2711P-T12C4D1控制領域,必須在多個頻率下進行坐標變換,計算復雜,不利于實際應用。近年來,針對正弦信號的提出的PR控制器,在可以避免旋轉坐標變換,計算量大大降低的同時,獲得與同步坐標系下的PI控制器相同控制效果:能無穩(wěn)態(tài)誤差地跟蹤特定頻率的正弦信號,更重要的是可以對頻率的諧波進行有選擇地補償。
式中 為諧振頻率。
由式(7)可知,對2711P-T12C4D1直流系統(tǒng)而言,由于積分環(huán)節(jié)的存在,0 Hz處的增益*,從而系統(tǒng)可以實現(xiàn)無靜差調節(jié);對于交流系統(tǒng),50Hz及其倍數(shù)次諧波,式(7)增益有限,式(8)由于諧振環(huán)節(jié)的引入,在相應頻段有較高的增益。若跟蹤的目標為基波 rad/s;若需補償較高幅值的5次諧波,則有rad/s。通常補償諧波次數(shù)zui高至20或50次,尤其是幅值較高的奇次諧波。因此有,
圖4所示為基波及三、五、七次諧波補償用PR諧振控制器波特圖,可以看出在相應頻段電流控制器增益較高,有助于減小跟蹤誤差。
圖4 PR諧振控制器波特圖
Fig. 4 PR controller bode plots
2711P-T12C4D1仿真及實驗驗證
為驗證所提出的諧波、負序及無功電流復合補償策略,本文在Matlab Simulink環(huán)境下建立仿真平臺。相關參數(shù)設置如下:輸入三相四線制電壓380V/50Hz,三相二極管整流器非線性負載直流側濾波電感1mH,電阻3.2Ω,三相二極管整流器交流電抗0.4mH,APF-STATCOM并網(wǎng)電抗0.4mH,直流側支撐電容4000μF,交流側不平衡RL負載星型聯(lián)接,電感值均為8mH,電阻值分別為5Ω,50Ω,500Ω,開關頻率10kHz。
圖5所示以A相為例,表明補償后APF-STATCOM注入2711P-T12C4D1電流很好地抵消了負載電流的諧波電流,使得電網(wǎng)電流正弦化較好,實現(xiàn)了APF諧波補償功能;同時電網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓同頻同相,功率因數(shù)接近于1,實現(xiàn)了STATCOM無功補償功能。圖6給出三相補償結果,對稱三相電流波形驗證其具有較好抑制不平衡負載能力。
圖5 2711P-T12C4D1 A相補償后電壓電流波形(從上到下依次是電網(wǎng)電壓/V、電網(wǎng)電流/A、補償電流/A、負載電流/A,時間軸t/s)
Fig. 5 Phase A wave forms after compensation
圖6 2711P-T12C4D1補償后電網(wǎng)三相電壓電流波形(從上到下依次是三相電網(wǎng)電壓/V、三相電網(wǎng)電流/A,時間軸t/s)
Fig.6Threephasewaveformsaftercompensation
圖7進一步給出直流側母線電壓波形,可以看出APF-STATCOM在完成諧波補償后,母線電壓略有波動,但穩(wěn)定在750V設定值附近。
圖72711P-T12C4D1流側母線電壓/V(時間軸t/s)
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