第５期 ２０１３年９月 电 源 学 报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｎｏ．５ Ｓｅｐ．２０１ ３
基于空间矢量的有源电力滤波器预测电压
控制策略
李萍 ，刘斌。
（１．电子科技大学成都学院电子信息工程系，四川成都６１１７３１；２．中南大学
信息科学与工程学院湖南，长沙４１００８３）
摘要：从矢量的角度出发，将三相电网电压与电流矢量在旋转坐标系下进行投影变换．实现了谐波与无功电流 的同时提取。进一步提出一种具有无差拍控制特性的有源电力滤波器空间矢量控制策略，实现了有源电力滤波器的 预测控制和谐波与无功电流的精确补偿。利用ＭＡＴＬＡＢ对所提出的控制策略进行仿真验证．并研制了５ ｋｖＡ实验 样机进行了实验研究。仿真与实验结果验证了此方法的正确性与有效性。 关键词：有源电力滤波器；无差拍控制；空间矢量控制；ＭＡＴＬＡＢ仿真 中图分类号：ＴＭ７１２ 文献标志码：Ａ 文章编号：２０９５—２８０５（２０１３）０５—００４２—０７
引言
作为治理电力系统谐波污染的有效途径之一
的有源电力滤波￣（Ａｃｔｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ Ｆｉｌｔｅｒ，ＡＰＦ１，是一
种能动态抑制谐波的电力电子装置．具有响应速度
快、补偿效果好、能够实现动态连续实时补偿等特
点【１］。并联型的有源电力滤波器的控制有两个关键
问题：一是谐波与无功电流的检测与补偿电流指令
值的产生，二是补偿电流的跟踪控制［２１。
文献ｆ１１提出的基于瞬时无功功率理论的谐波
电流ｐ—ｑ检测法，不适于三相电压存在畸变和不对
称的情况。文献［２】提出了实用于电网谐波与无功电
流检测方法，不过该文献未明确阐述基于电压矢量
的检测谐波与无功电流的检测机理。本文从矢量的
角度出发，将电流矢量向将三相电网电压作类似 。一
算法的ｌ， 一Ｉ／ 滤波处理后而得到的“纯净”电压坐
标投影，实现了在电网电压存在畸变和不对称的情
况下的谐波与无功电流的准确提取。文献【３１提出了
(完整)SVPWM的原理及法则推导和控制算法详解第五修改版
第 1 页 共 29 页 一直以来对SVPWM原理和实现方法困惑颇多,无奈现有资料或是模糊不清，或是错误百出。经查阅众多书籍论文,长期积累总结，去伪存真,总算对其略窥门径。未敢私藏，故公之于众。其中难免有误，请大家指正，谢谢！
空间电压矢量调制 SVPWM 技术
SVPWM是近年发展的一种比较新颖的控制方法,是由三相功率逆变器的六个功率开关元件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波，能够使输出电流波形尽 可能接近于理想的正弦波形。空间电压矢量PWM与传统的正弦PWM不同，它是从三相输出电压的整体效果出发，着眼于如何使电机获得理想圆形磁链轨迹。 SVPWM技术与SPWM相比较，绕组电流波形的谐波成分小，使得电机转矩脉动降低，旋转磁场更逼近圆形,而且使直流母线电压的利用率有了很大提高，且更易于实现数字化。下面将对该算法进行详细分析阐述。
SVPWM基本原理
SVPWM 的理论基础是平均值等效原理，即在一个开关周期内通过对基本电压矢量加以组合,使其平均值与给定电压矢量相等。在某个时刻，电压矢量旋转到某个区域中,可由组成这个区域的两个相邻的非零矢量和零矢量在时间上的不同组合来得到。两个矢量的作用时间在一个采样周期内分多次施加,从而控制各个电压矢量的作用时间，使电压空间矢量接近按圆轨迹旋转，通过逆变器的不同开关状态所产生的实际磁通去逼近理想磁通圆，并由两者的比较结果来决定逆变器的开关状态,从而形成PWM 波形。逆变电路如图 2-8 示.
设直流母线侧电压为dcU，逆变器输出的三相相电压为AOU、BOU、COU，其分别加在空间上互差120°的三相平面静止坐标系上，可以定义三个电压空间矢量AOu、BOu、COu，它们的方向始终在各相的轴线上,而大小则随时间按正弦规律做变化,时间相位互差120°。假设mU为相电压基波峰值，f为电源频率，则有:
(23)(23)(23)(23)()cos()2()cos(23)[]2()cos(23)[]2jtjtmAOmjtjtmBOmjtjtmCOmUUtUteeUUtUteeUUtUtee （1-1）
T型三电平逆变器空间电压矢量调制技术研究
摘要：T 型三电平逆变器的电路具有传导损耗低、器件数目少、成本低、输出波形质量高等优点，是很有发展前景的一种三电平逆变器拓扑，因此本文以T型三电平光伏并网逆变器为研究对象。
关键词：T 型三电平逆变器，优点
1、三电平控制技术概述
对于要求比较高的电力电子系统中，PWM控制技术是系统所使用的是其共用技术也是其核心技术,把半导体器件的开通和关断作为条件，把直流电压变成一定形状的电压脉冲序列，这就是其基本原理，最后实现变频、变压并且有效地抑制和消除谐波。
对于PWM技术在三电平逆变器中的应用主要表现为两点：1、对输出电压要能进行约束,2、对逆变器自己的运行状况要能进行约束。
几种主要的控制策略：1、阶梯波脉宽调制法2、正弦脉宽调制法3、特定谐波消去法4、开关频率优化法5、空间电压矢量调制法。
以上几种方法中最后一种方法在应用上十分广泛。它在应用时相比于其他方法有以下几条优势：1、传导损耗低2、易于数字化3、输出波形质量高4、对于合理布局的空间电压矢量,能够使开关频率降低，由此导致开关损耗减少。
2、空间电压矢量分布
根据其电路结构图能够推出其中在每一相桥臂含有4个开关设备，这里用Sym 代表各个开关管和其对应的开关状况，这里 y= A / B/C， m = 1/ 2/3/ 4，Sym
=1 表示相应的开关管开通，Sym =0则表示关断。根据前文的论述能够推出，每一相桥臂上的开关设备可以根据开关的不同组合得到不同的输出状况，可是无论怎样每一相中的开关设备Sy1 和Sy3以及Sy2以及Sy4必须是相互补充不可同时导通，初此之外开关设备Sy1 和Sy4不可以直接通过电路直接接通，所以可以得到所有开关状况中只有三个开关状况组合能够使用。
三相合成空间电压矢量
摘要：
1.三相合成空间电压矢量（SVPWM）的基本原理
2.SVPWM与三相电流的关系
3.SVPWM在电力电子设备中的应用
4.SVPWM的优势与传统控制方法的比较
5.总结与展望
正文：
一、三相合成空间电压矢量（SVPWM）的基本原理
三相合成空间电压矢量（SVPWM）是一种基于三相交流电源的电压波形控制技术。它通过调整电压波形的幅值和相位，实现对电机转矩和转速的精确控制。SVPWM技术采用矢量控制思想，将电压、电流、频率等参数转化为二维平面上的矢量，从而实现对电机运行状态的实时监控和调整。
二、SVPWM与三相电流的关系
SVPWM技术与三相电流密切相关。在三相系统中，电流矢量与电压矢量之间的夹角是变化的，通过调整电压矢量的大小和相位，可以使得电流矢量始终沿着电压矢量的方向，从而实现对电机转矩和转速的精确控制。在SVPWM控制策略中，电压矢量的幅值和相位分别由调制信号和载波信号决定，通过改变这两个信号的参数，可以灵活地调整电压矢量的形状，从而实现对电机运行状态的调控。
三、SVPWM在电力电子设备中的应用 SVPWM技术在电力电子设备中具有广泛的应用，如电机驱动、逆变器、变频器等。通过采用SVPWM控制策略，可以实现对电压、电流、频率等参数的精确控制，提高电机的运行效率和性能。此外，SVPWM技术具有较高的控制灵活性，可以适应不同类型的电机和负载，满足各种运行要求。
四、SVPWM的优势与传统控制方法的比较
与传统控制方法相比，SVPWM具有以下优势：
1.控制精度高：SVPWM技术通过矢量控制，实现对电机运行状态的实时监控和调整，控制精度较高。
2.响应速度快：SVPWM采用数字信号处理技术，响应速度较快，能够迅速应对外部环境的变化。
3.系统稳定性好：SVPWM技术通过调整电压、电流等参数，使电机运行在最佳状态，从而提高系统的稳定性。
4.节能效果显著：通过优化电压、电流波形，降低谐波损耗，实现节能效果。
