随着工业自动化进程的快速发展，电子设备得到了广泛的应用。然而这些电子设备大多是非线性用电设备，系统中由于存在非线性负荷，导致电路中流经的电流与所加的电压不成线性关系，从而形成了非正弦电流。这些设备会在电网中产生不同频率和幅值的谐波，严重干扰电力系统的正常运作并造成电子设备的损坏。在解决电子设备在工作中产生的谐波电流与无功电流所带来的问题和改善电网电能质量的过程中，有源电力滤波器(Active Power Filter, APF)得到了迅速的发展。

目前APF的各个环节基本上采用的都是模拟器件，其价格便宜且容易实现特定的功能。通常使用MCU芯片来实现复杂的计算和电路控制，但是在使用过程中MCU表现出较差的实时性，很难保证较好的性能。数字信号处理器(DSP)的迅速发展为APF装置的数字化提供了条件，它在保证控制器实时补偿的同时还可以提供较高的计算精度[1]。在控制系统中，通常使用比例积分(PI)控制对实时检测到的误差信号进行误差校正，但是在使用过程中对误差信号的跟踪效果比较差，而且一般的输入信号中都含有多次谐波，导致传统的比例积分控制无法实现对误差信号的无静差跟踪，并且PI调节不能消除系统的稳态误差。重复控制可以消除周期性的负载谐波，并利用负载扰动的周期性规律逐步对它进行校正，以保证输出波形的准确跟踪，从而有效改善系统的稳态误差[2,3]。在反馈系统中应用重复控制和比例积分控制并联的复合控制，既可以有效利用比例积分控制使系统的电流响应变得更快，对谐波电流的跟踪变得更加精确，减小电流谐波的畸变率，又可以利用重复控制来提高系统的补偿精度，保证系统运行更加稳定。

基于以上论述，笔者提出将比例积分控制和重复控制并联的APF谐波电流补偿方法，给出了补偿电路的拓扑结构，对各参数进行了计算分析，并运用 Matlab/Simulink 仿真验证了该控制策略的补偿效果，证明了该方法的正确性和有效性。

他以为这样的盛世，会是一千年，一万年，他读书学武，游荡在街巷里，母亲在百花谷迎来送往，打情骂俏，达官贵人、三教九流在他们俩的小世界之外活色生香地活。三个月后，回望过去，我们不在其中，那也不过是一场做得有些长、又太过热烈的绮梦罢了，他们真的由梦里醒来了吗？胡子大叔、秀才哥哥，还有胖婶，你们掉在这个流言里，不愿醒来，是想搬去万花谷里继续做梦吧！

1 电路拓扑与补偿电流算法

1.1 电路拓扑

在三相直接整流升压电路结构中，每一相都相当于一个受功率和可编程波形控制的电流源。由于UPS内部已经知道了负载功率，就可以由此计算出每一相的输入电流波形，据此可以做出一个对应的补偿波形。

考虑如图1所示的补偿波形电路拓扑架构。REC+和REC-是和另外两相整流输出连接在一起的。然后使用一个Half-bridge电路来产生需要的补偿电流波形。Half-bridge的输入是两个串连在一起的电压源，中间连接到Neutral。

  

图1 补偿波形电路拓扑构架

1.2 补偿电感电流波形

不加APF时的市电输入波形如图2a所示。可以看出，不加APF的市电输入波形图跟正弦波还是存在一定差异的，波形图中有明显的电流峰值，电流峰值为Ipeak，输入电压峰值为Vpeak，那么输入功率Pin可以计算得到：

2.1 护色剂添加量单因素试验 空白试验：用蒸馏水代替护色液作空白试验按相同方法处理，得油梨饮料成品，在37 ℃恒温下贮存7 d后，褐变严重，感官评分12分。

 

(1)

当APF是一个独立于UPS的附件时，可以通过一个三进三出机器来大致计算出补偿电感电流的波形，其每相的输出功率为P，效率为η，则有：

 

(2)

这时补偿电感电流波形如图2c所示。

 

(3)

所以需要补偿的电感电流IC(IC的正方向定义为图1中由右向左)可以表示为：

 

(4)

补偿电感电流波形如图2b所示。

PI控制是现阶段最为常用的控制策略，它可靠性高、动态性能好且结构简单很容易实现，其控制传递函数为[5]：

当APF的BUS±用UPS的BUS±替代时，参考APF的BUS±就使用UPS的BUS±，补偿方法就有所不同，由于UPS的Boost部分输出和APF的相互作用，当APF工作以后，UPS本身Boost部分的电流会变小。理论上，APF部分只要按照下式补偿即可：

 

(5)

可以参考输入的是正弦波形，通过计算可以得到输入电流峰值应为：

  

图2 市电输入波形与补偿电感电流波形

2 系统模型的建立与分析

Vline——市电电压。

 

(6)

Vave——BUS±电压的平均值；

式中 L——电感值；

Vdiff——BUS±电压差的一半；

通过对谐波电流的采样检测，制定合适的控制系统，通过对逆变器开关器件做出合理的控制动作，从而保证实际的输出补偿电流能够实时跟随指令电流，从而确保系统的稳定性和高效率的谐波补偿能力。将谐波电流作为补偿电路的电流指令信号，通过IGBT驱动电路跟随APF主电路产生补偿电流ic，从而实现谐波电流补偿[4]。考虑使用Half-bridge inverter的控制，这里的Half-bridge电路只比inverter使用的电路少一个电容，可以用一个一阶对象表示：

从模型来看，电感的电流还是需要闭环控制的。整个系统的控制采用DSP数字控制实现，这里可以认为APF是一个相对独立的模块，从UPS的BUS电容取电，接收UPS的 CPU发出的命令控制输入补偿动作，APF的DSP中有UPS的功率信息，并由此可根据市电采样计算出需要的电流大小，同时也可以知道UPS的BUS电压设定值。通过APF的DSP可以得到三相输入市电电压的信息，在控制中加入前馈补偿，令：

d=(d0+Vline-Vdiff)/Vave

(7)

那么就有：

式(1)回归结果的残差e，即为企业的非预期投资，该值大于零表示投资过度，小于零表示投资不足。本文以正残差e衡量企业的过度投资，以负残差e的绝对值衡量投资不足，用IE表示投资效率。IE越小，表示投资效率越好；IE越大，表示投资效率越差(投资过度或投资不足)。

 

(8)

转换成传递函数有：

 

(9)

3 控制分析

3.1 比例积分控制策略分析

由于波形是固定的，只是对应不同的负载大小有不同的幅值，那么就只需要把波形存储下来作为控制的参考量。

一是防汛能力有新提升。加强防汛基础设施建设，大定海、龙华机场、新宛平等排水系统以及中心城区积水改善工程、区域排涝泵闸、“一江一河”防汛墙薄弱段整治、海塘岁修和保滩等工程建设进展顺利,成功抵御了多次暴雨袭击。特别是在10月7—8日受台风“菲特”影响，出现上海防汛史上首次“四碰头”的严峻局面后，全市上下共同努力，成功抵御了台风、暴雨、天文大潮、上游洪水的侵袭，把灾害损失降到了最低，确保了城市正常运行和人民群众生命财产安全。

 

(10)

KP——比例系数。

社会实践具有良好的教育功能,对实现高校德育目标起着关键作用。社会实践的开放性需要大学生独立面对和解决问题且在实践中积极地思考、解决问题,为创新精神的培养奠定基础。通过这种方式,提高了大学生对国情、城市状况、公共条件以及社会条件的认识,促使他们将个人与社会理想结合起来,从而实现个体与社会价值观的统一。

式中 KI——积分系数；

基于PI控制策略的APF电流环的控制框图如图3所示。图中为补偿电流指令信号;Us为电网电压前馈信号;GPI(z)代表PI控制;Kc为增益，通常取1;z-1表示数字信号采样和处理器计算引起的一拍延时。

  

图3 比例积分控制框图

电流波形基本趋于正弦，但电流波形不够稳定，存在一定稳态误差，所以引入重复控制来减小系统的稳态误差。

3.2 复合控制策略分析

引入重复控制可以对负载谐波扰动的周期性规律逐步进行校正，以保证输出波形的准确跟踪[6]，采用重复控制和比例积分控制并联的复合控制，既可以有效利用比例积分控制使系统的电流响应变得更快，对谐波电流的跟踪变得更加精确，减小电流谐波的畸变率，又可以利用重复控制来提高系统的补偿精度，从而保证系统运行更加稳定。在复合控制结构中，两者共同作用于系统输出的补偿电流[7,8]。图4是复合控制的谐波抑制策略框图。

  

图4 复合控制的谐波抑制策略框图

4 仿真分析

为了验证所提控制策略的有效性，进行了系统的实验研究，分别对使用比例积分控制、比例积分控制和重复控制并联的复合控制进行了仿真分析，采用图1所示的电路拓扑结构，运用Matlab/Simulink建立仿真模型。在Matlab中，令KI=8，Kbus=1/360，占空比D=1。图5为使用比例积分控制仿真的补偿后电流波形。可以看出，基本上可以补偿出正弦的形状，但电流波形不够稳定，存在一定的稳态误差。

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图5 比例积分控制的仿真电流波形

复合控制中，UPS升压电路使用APF数字电流控制，此时可以通过APF电流跟踪控制调节，对UPS的PFC控制器进行修改，PFC控制器中的电流参考信号是使用DSP内部波形表产生的，可以修改这个参考波形，让UPS电流从0上升至π/6，而在5π/6处下降到0。这样补偿波形也可以连续进行变化以得到较好的结果。观察需要补偿的电流波形可以发现，在π/6等交接点上电流存在突变，而实际上电感电流是不可能发生突变的，所以在这点上无法把市电输入电流补偿成完美的正弦。升压部分的电流和补偿电流波形如图6a所示,复合控制仿真结果如图6b所示。

  

图6 复合控制下的升压电流、补偿电流波形和电流仿真波形

5 结束语

通过对仿真结果的比较，可以很明显地看出，仅有比例积分控制时，系统输出电流波形基本上是正弦波，但电流波形不够稳定，存在一定稳态误差。通过在数字控制中引入重复控制的复合控制，利用重复控制较准确地把电感电流补偿到参考电流波形中。进行了系统的仿真分析，仿真结果证明了该复合控制方法能有效改善补偿电流波形。

参 考 文 献

[1] 万蕴杰,周林,张海,等. 基于数字信号处理器的有源电力滤波器控制方案综述[J].电网技术,2005,29(15):51～55.

[2] 王云亮,余啸峰.基于复合控制的有源电力滤波器的研究[J].电测与仪表,2014,51(16):98～102.

[3] 徐群伟,钟晓剑,胡健,等.基于误差迭代PI和改进重复控制的APF补偿电流控制[J].电力系统自动化,2015,39(3):124～131.

[4] Dixon L W, J.G C, Moran T L. A Control System for a Three Phase Active Power Filter Which Simultaneously Compensates Power Factor and Unbalanced Loads[C].International Conference on Industrial Electronics, Control, and Instrumentation. Piscataway,NJ:IEEE, 2002:1083～1087.

[5] 魏学良,戴珂,方昕,等.三相并联型有源电力滤波器补偿电流性能分析与改进[J].中国电机工程学报,2007,27(28):113～119.

[6] 蒋正荣,黄波,李正熙.并联有源电力滤波器电流控制策略研究[J].电气传动,2013,43(z1):65～68.

[7] 乔鸣忠,夏益辉,梁京辉,等.基于重复-PI的复合控制应用于并联有源滤波器研究[J].电力系统保护与控制,2013,41(14):54～59.

[8] 朱晓玲,张代润,陈茂平,等.基于电流环复合控制的有源电力滤波器的研究[J].电源世界,2010,(10):33～37.