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APF三种滞环控制策略的仿真研究
摘要
本研究采用Matlab仿真工具，对APF三种滞环控制策略进行了仿真研究。通过对比分析，得出了每种控制策略在不同电网异步电压的下的优缺点，并给出了建议。结果表明，在控制器参数合适的情况下，最优的控制策略可以有效地抑制电网中谐波污染，确保电网的安全稳定运行。
关键词：APF，滞环控制，仿真研究，电网
引言
随着电力电子技术的发展，越来越多的非线性负载被接入电网，同时也带来了许多电网质量问题，如电压谐波、电流谐波、电网过载等。为了保证电网的稳定和谐波的抑制，需要采取有效的补偿措施。
APF（ActivePowerFilter，有源电力滤波器）是一种电力电子设备，可有效地对电网中的谐波进行补偿。其中，滞环控制是APF控制的一种重要形式。目前，APF的滞环控制策略有多种，包括单级滞环控制、双级滞环控制和无源滞环控制。本研究就对这三种控制策略进行了比较研究。
仿真模型
本研究采用Matlab仿真工具，建立了APF的滞环控制模型。模型包括三相电压源、非线性负载、APF、控制器等。其中，控制器采用PI控制器，并通过改变控制器参数来实现滞环控制。
控制策略
1.单级滞环控制
单级滞环控制是APF滞环控制中较为简单的一种形式。其控制器的输入为APF输出电流的滞环误差，输出为APF的开关控制信号。具体地说，当滞环误差大于某一阈值时，APF的开关将会关闭，从而降低谐波水平。
2.双级滞环控制
双级滞环控制比单级滞环控制更为复杂。其控制器分为两级：主控制器和次级控制器。主控制器负责判断谐波的类型，并在需要时抑制其谐波分量；而次级控制器则用于控制APF电流，在保证电网电压稳定的前提下，抑制谐波污染。
3.无源滞环控制
无源滞环控制基于OpenLoopControl（开环控制）原理，即通过组成特定的开环控制系统对谐波进行抑制，而不需要反馈控制。具体地说，控制器输入为电压的三次谐波分量和电流的三次谐波分量，输出为APF的开关控制信号。
仿真结果与分析
本研究采用不同电网异步电压条件下的仿真实验，比较了三种滞环控制策略在抑制谐波方面的效果。具体来说，分别比较了在正常电网电压（220V）和较差电网电压（170V）条件下，APF输出电流的谐波分量情况，以及控制器参数调节对抑制效果的影响。
结果表明，单级滞环控制在抑制电网谐波方面的效果并不理想。特别是在较差电网电压条件下，其抑制效果更为明显地受到限制。双级滞环控制和无源滞环控制则可以较好地抑制谐波。在双级滞环控制方面，通过调整主控制器和次级控制器的参数，可以进一步提高抑制效果；在无源滞环控制方面，则需要通过对开环控制系统的结构进行优化，以取得最佳的抑制效果。
结论与建议
本研究采用Matlab仿真工具，对APF三种滞环控制策略进行了仿真研究。通过比较分析，得出了每种控制策略在不同电网异步电压的下的优缺点，并给出了建议。
结果表明，双级滞环控制和无源滞环控制可以较好地抑制电网谐波，保证电网的安全稳定运行。在具体应用中，需要根据实际情况，选择最适合的滞环控制策略，并合理地调整控制器参数，以取得最佳的抑制效果。此外，还需要综合考虑成本等因素，以确保整个系统的经济性和可行性。