【正文】 針對(duì)三相不平衡系統(tǒng)提出了同步測(cè)定法 ,可分為等功率法、等電流法和等電阻法 3 類 ,即把補(bǔ)償分量分配到三相中去 ,分別使補(bǔ)償后的每相功率、每相電流或每相電阻相等。該方法的突出優(yōu)點(diǎn)是對(duì)電網(wǎng)電壓畸變、頻率偏移及電網(wǎng)參數(shù)變化有較好的自適應(yīng)調(diào)整能力，但目 前其動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度還較慢。另外，該方法不能單獨(dú)分離出基波有功分量。但該方法以平均有功功率理論為基礎(chǔ)，至少存在一個(gè)工頻周期的延時(shí)，實(shí)時(shí)性較差 。 pq 法最早應(yīng)用，僅適用于對(duì)稱三相且無畸變的電網(wǎng)； IpIq 法不僅對(duì)電源電壓畸變有效，而且也適用于不對(duì)稱三相電網(wǎng)；基于同步旋轉(zhuǎn) park 變換的 dq 法不僅簡(jiǎn)化了對(duì)稱無畸變下的指令電流運(yùn)算，而且也適用于不對(duì)稱、有畸變的電網(wǎng)。最早是由日本學(xué)者 H其基本思想是利用模擬帶 (或陷波 )濾波器進(jìn)行諧波檢測(cè)時(shí)他的缺點(diǎn)是 :當(dāng)電網(wǎng)頻率波動(dòng)時(shí) ,所設(shè)計(jì)的濾波器中心頻率會(huì)發(fā)生偏移 ,加上該中心頻率易受器件參數(shù)及溫度影響 ,會(huì)使檢測(cè)出的諧波信號(hào)中含有大量基波分量，增加了 APF 的設(shè)計(jì)容量和有功損耗，因此，已基本不用。該類 APF 的主要問題是控制復(fù)雜、造價(jià)較高。并聯(lián)型 APF 提供一個(gè)零阻抗的諧波支路，把負(fù)載中的諧波電流吸收掉。具有串聯(lián) APF 和并聯(lián) APF 的優(yōu)點(diǎn) , 能解決電氣系統(tǒng)發(fā)生的電能質(zhì)量問題 , 又稱為萬(wàn)能 APF 或統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器。因此 , 很少單獨(dú)使用串聯(lián)型APF, 大多將其作為混合型 APF 的一部分。通過 1 個(gè)匹配變壓器將 APF 串聯(lián)在電源和負(fù)載之間 , 以消除電壓諧波 , 平衡或調(diào)整負(fù)載的端電壓。并聯(lián)型 APF 在技術(shù)上比較成熟。并聯(lián)型 APF 可產(chǎn)生與負(fù)荷電流大小相等、方向相反的諧波電流 , 從而將電源側(cè)電流補(bǔ)償為正弦基波電流。 （ 1）并聯(lián)型 APF 圖 為并聯(lián)型 APF 基本結(jié)構(gòu)。 根據(jù)基爾霍夫電壓定律得到有源電力濾波器的數(shù)學(xué)模型為： ????????????????????idieuidieuidieucccccccbcbbbcacaaaRdtLRdtLRdtL （ 31） 并且有： uUSXu ndcx ?? (32) 將式（ 32）代入式（ 31）可得： 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 12 ???????????????????????euUidieuUidieuUididcccccbndccbcbandccacaSCRdtLSBRdtLSARdtL （ 33） 假設(shè)是三相對(duì)稱系統(tǒng)，則有： ????? ??? ??? 00e iii ee cccbca cba （ 34） 先把式 (33)中三個(gè)式子相加，再將式 (34 )代入整理后可得： U d SCSBSA 3u ???? （ 35） 將式（ 35）代入式（ 33）得： ??????????????????????????eUidieUidieUidicdcccccbdccbcbadccacaSASBSCRdtLSCSASBRdtLSCSBSARdtL323232 (36) 式 (36 )即由開關(guān)函數(shù)描述的有源電力濾波器的數(shù)學(xué)模型，并且可知三相電壓為： ??????????????????USASBSCuUSCSASBuUSCSBSAudccdcbdca323232 （ 37） 結(jié)合 SVPWM 技術(shù)中的開關(guān)狀態(tài)與相電壓和線電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以驗(yàn)證結(jié)果的正確性。 三相三線制并聯(lián)型有源電力濾波器主電路如圖 所示，圖中， ee cbae、 為三相電源電壓，將點(diǎn) O 作為零電位參考點(diǎn)得到的 A, B, C, N 這四個(gè)點(diǎn)的電壓可以表示為 ua 、 ub 、 uc 、 un ， R 和 L 分別表示主電路交流側(cè)的等效電阻和電感， ica 、 icb 、 icc 是有源電力濾波器的補(bǔ)償電流， Udc 是直流側(cè)電容兩端的電壓。本章重點(diǎn)研究電壓空間矢量控制并將其與無差拍控制結(jié)合作為電流內(nèi)環(huán)的控制方法，以提高補(bǔ)償電流跟蹤控制的實(shí)時(shí)性。其轉(zhuǎn)換式為： ????????????????????????????????UUUUUCBA232302121132?? （ 25） 根據(jù)式 ((25)，可將表 21 中與開關(guān)函數(shù) SA， SB， SC 相對(duì)應(yīng)的相電壓轉(zhuǎn)換成?? 平面直角坐標(biāo)系中的分量，轉(zhuǎn)換結(jié)果見表 22 和圖 SA SB SC UA UB UC UAB UBC UCA 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 3Ud? 3Ud? 32Ud 0 Ud? Ud 0 1 0 3Ud? 32Ud 3Ud? Ud Ud 0 0 1 1 32Ud? 3Ud 3Ud Ud 0 Ud 1 0 0 32Ud 3Ud? 3Ud? Ud 0 Ud 1 0 1 3Ud 32Ud? 3Ud Ud Ud 0 1 1 0 3Ud 3Ud 32Ud? 0 Ud Ud 1 1 1 0 0 0 0 0 0 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 10 表 22 開關(guān)函數(shù)與相電壓在 ?? 坐標(biāo)系的分量 SA SB SC U? U? 矢量符號(hào) 0 0 0 0 0 U0 0 0 1 Ud61? Ud21? U1 0 1 0 Ud61? Ud21 U2 0 1 1 Ud32? 0 U3 1 0 0 Ud32 0 U4 1 0 1 Ud61 Ud21? U5 1 1 0 Ud61 Ud21 U6 1 1 1 0 0` U7 圖 在復(fù)平面下三相逆變器的基本電壓矢量圖 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 11 第三章 有源電力濾波器的研究 有源電力濾波器的數(shù)學(xué)模型 建立有源電力濾波器主電路的數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上確定其控制系統(tǒng)的控制方案，即電流內(nèi)環(huán)與電壓外環(huán)的控制方法 。 表 21 中的線電壓和相電壓值是在圖 所示的三相 ABC 平面坐標(biāo)系中。其中非零矢量的幅值相同 (模長(zhǎng)為 2Ud/3)，相鄰的矢量間隔 60176。 表 21 開關(guān)狀態(tài)與相電壓和線電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系 將表 21 中的八組相電壓值代入式 (22)，就可以求出這些相電壓的矢量和相位角，這八個(gè)矢量就稱為基本電壓矢量，可分別命名為 U0(000)， U1(001)， U2（ 010）， U3(011)， U4(100)， U5(101)， U6(110)， U7(111)，其中 U0， U7 稱為零矢量。可以推導(dǎo)出，三相逆變器輸出的線電壓矢量 ? ?TCABCAB UUU , 與開關(guān)函數(shù) ? ?TSCSB,SA, 的關(guān)系為： ???????????????????????????????SCSBSAUUUUdCABCAB101110011 (23) 三相逆變器輸出的相電壓矢量 ? ?TU,U,U CBA 與開關(guān)狀態(tài)矢量 ? ?TSCSBSA , 的關(guān)系為： 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 9 ??????????????????????????????????SCSBSAUUUUdCBA21112111231 (24) 式中， Ud 是直流電源電壓或稱總線電壓。三個(gè)橋臂只有“ 1”和“ 0”兩種狀態(tài)，因此開關(guān)函數(shù) SX(X=A, B, C)是一個(gè)二值變量，上橋臂器件導(dǎo)通時(shí) SX=1，下橋臂器件導(dǎo)通時(shí) SX=0 0 (SA, SB, SC)組合在一起，一共有 8 種基本工作狀態(tài) ，即： 100，110， 010， 011， 001， 101， 111， 000。圖 中的 V1V6 是 6 個(gè)功率開關(guān)管，引入開關(guān)函數(shù) SA, SB 和 SC，分別代表三個(gè)橋臂的開關(guān)狀態(tài)。 三相逆變器的基本電壓矢量 圖 所示為三相電壓型逆變器結(jié)構(gòu)圖。三相定子相電壓 UA、 UB、 UC 分別加在三相繞組上，可以定義三個(gè)電壓空間矢量 uA0 、 uB0 、 uC0 ，它們的方向始終在各相的軸線上，而大小則隨時(shí)間按正弦規(guī)律做變化，時(shí)間相位互差 120176。電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組可以定義一個(gè)三相平面靜止坐標(biāo)系，如圖 。本節(jié)將從傳統(tǒng)的磁鏈跟蹤角度來介紹 SVPWM 技術(shù)的基本原理。磁鏈的軌跡是靠電壓空間矢量相加得到的，所以這種方法又叫做“電壓空間矢量調(diào)制”，即 SVPWM。如果對(duì)準(zhǔn)這一目標(biāo)，按照跟蹤圓形磁場(chǎng)來控制 PWM 電壓，那么控制效果就會(huì)更直接。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 7 第二章 空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)的理論基礎(chǔ) 傳統(tǒng)的 SPWM 控制技術(shù)主要著眼于使逆變器輸出電壓盡量接近正弦波，對(duì)電流波形一般只能采取間接控制。 對(duì) SVPWM 的控制算法進(jìn)行詳細(xì)地分析和推導(dǎo)。 本文主要要完成以下幾項(xiàng)任務(wù)： 詳細(xì)分析空間電壓矢量脈寬調(diào)制 (SVPWM)技術(shù)的基本原理。 MATLAB /SIMULINK提供的 SimPower 工具箱基本涵蓋了電力系統(tǒng)建模和仿真的各個(gè)方面。與無源濾波器 ( PF)相比 ,電力有源濾波器能對(duì)變化的諧波進(jìn)行迅速的動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償，而且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響。目前大量采用并聯(lián)型無源濾波器來抑制諧波，但由于并聯(lián)型的無源濾波器存在不少問題，影響到實(shí)際應(yīng)用。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 6 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，大量由電力電子開關(guān)構(gòu)成的、具有非線性挑特 性的用電設(shè)備使電網(wǎng)中的諧波污染狀況日益嚴(yán)重。而且電壓空間矢量的不同調(diào)制方法在不同程度上可以緩解開關(guān) 頻率與開關(guān)損耗之間的矛盾問題。SVPWM 控制技術(shù)是一種優(yōu)化了的 PWM 控制技術(shù)。故一直以來人們都在努力研制一種新型的易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的 PWM 控制方法。數(shù)字化 PWM 是 PWM 控制技術(shù)發(fā)展的主流方向。當(dāng)前研究工作的關(guān)鍵是加快有源電力濾波器在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用，提高實(shí)際應(yīng)用水平。我國(guó)在有源電力濾波器方面的研究起步較晚， 1989 年才有這方面研究的文章出現(xiàn)，1993 年才見到試驗(yàn)性的工業(yè)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。直到 80 年代，隨著大中功率全控型半導(dǎo)體器件的成熟，脈寬調(diào)制(PWM )控制技術(shù)的進(jìn)步以及赤木泰文〔 Akagi H〕瞬時(shí)無功功率理論的提出，有源電力濾波器才得到迅速發(fā)展和完善。因此，近些年來電壓矢量脈寬調(diào)制技術(shù)得到了快速地發(fā)展，在電氣傳動(dòng)的許多方面得到了廣泛的應(yīng)用。SVPWM 實(shí)質(zhì)是一種基于空間矢量在三相正弦波中注入了零序分量的調(diào)制波進(jìn)行規(guī)則采樣的一種變 形 SPWM，是具有更低的開關(guān)損耗的 SPWM 改進(jìn)型方安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 5 法，是一種優(yōu)化的 PWM 方法，能明顯減少逆變器輸出電流的諧波成分及電機(jī)的諧波損耗，降低電機(jī)的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，且 SVPWM 其物理概念清晰，控制算法簡(jiǎn)單，數(shù)字化實(shí)現(xiàn)非常方便，故目前有替代傳統(tǒng) SPWM 法的趨勢(shì)。并且，由于 SVPWM 有多種調(diào)制方式，所以 SVPWM 控制方式可以通過改變其調(diào)制方式來減少逆變器功率器件開關(guān)次數(shù)，從而降低功率器件的開關(guān)損耗，提高控制性能。具體地說，它是以三相對(duì)稱正弦波電壓供電下三相對(duì)稱電動(dòng)機(jī)定子理想磁鏈圓為基準(zhǔn)，由三相逆變器不同開關(guān)模式下所形成的實(shí)際磁鏈?zhǔn)噶縼碜粉櫥鶞?zhǔn)磁鏈圓，在追蹤的過程中，逆變器的開關(guān)模式作適當(dāng)