王婷婷

（新疆电力设计院，新疆乌鲁木齐830002）

1 引言

2 有源电力滤波器的数学模型

电力系统中的非线性负荷在大量增加，导致交流电网中的电压和电流波形严重失真。治理谐波、提高电能质量已成为国内外学者研究的热点，对有源电力滤波器APF（Active Power Filter）的研究和应用尤其重视。并联型有源电力滤波器SAPF（Shunt Active Power Filter）是最常用的一种主动型的谐波、无功补偿装置，具有高度可控和快速响应的特性，不仅能对大小和频率都变化的谐波以及无功进行补偿，还可抑制闪变，有一机多能的特点。

由于滑模变结构控制具有强鲁棒性，不受系统模型影响，本文设计了滑模变结构控制器，经过仿真研究，验证滑模变结构控制方法能对SAPF的电流起到有效的跟踪控制作用。

图1 SAPF的原理图

SAPF原理图如图 1所示。ica、icb、icc表示APF实际输出的补偿电流表示APF的指令电流；ifa、ifb、ifc表示负载侧电流；L 表示逆变器输出电感；CT表示电流传感器；C表示为直流侧电容；ja、jb、jc为开关量，控制 6 个开关器件，其中每个桥臂上的开关工作在互补状态。

假设主电路三相电源对称且稳定，开关器件IGBT为理想开关，其控制用开关函数描述，开关函数可定义为：

根据图1所示的电路结构可得到微分方程为：

其中：L＝（La，Lb，Lc）为 SAPF 的电感；Us＝（Ua，Ub，Uc）为电源电压；iL＝（iLa，iLb，iLc）。

由于SAPF的作用是通过逆变器输出把电源电流i＊s调解成与电源电压Us同相位的正弦波作为控制系统的设计目标。假设电源电压为正弦波，设定电源电流的给定值i＊s为：

其中：k为一标量，其大小取决于负载有功功率和SAPF所消耗的有功功率，这将由逆变器直流侧电容电压的闭环控制来调整。……