有源电力滤波器三种基波提取方法的对比分析

　　3 仿真模型的建立

　　以上三种基波提取法的原理和算法是建立仿真模型的基础。首先设计三相/ 两相变换矩阵仿真模块如图5 所示,即在Simulink 的公共模块库中选择加法器和等或者可以选择M 函数模块构建变换,在此选择较简单的前者构建该仿真模型。

图5 三相 / 两相变换

电源输入模块分为三相对称和有畸变不对称时的电源,负载分为对称和不对称时的全控整流桥,在这里给出电源有畸变三相不对称负载时的信号源建模如图6 所示。

图6 电源有畸变不对称负载时的信号模型

表1 电源电压、电阻等参数。

　　由以上各子模块以及上面的原理框图即可建立三种基波提取法的整个仿真模型。平均值模块可由连续系统模块库中的积分器、固定时间延迟及信号增益模块构成。正序基波模块可以根据以上的原理图用Simulink 工具中的积分模块等建立整个仿真模型。

电源电压、负载、以及LPF 的参数如表1。

4 仿真结果及对比

4.1 仿真结果

本文根据上述三种基波提取法的仿真模型和表一所设的参数,分别考虑电源无畸变三相对称负载和电源有畸变三相不对称负载两种情况下的仿真得出A 相各种电流的波形分别如下。图7 为在电源无畸变对称负载时的电网电流和各种方法所得基波电流。

图7 电源无畸变对称负载时 A 相电网电流和基波电流

　　由上图7 得知正序法所得基波电流波形在两个周期后才趋于稳定,在最初的两个周期分离出的基波不彻底; 传统的ip - i q 法所得基波在一个周期后就开始趋向于稳定接近正弦波;平均值法所得基波波形远在第一个周期内就趋向于正弦波形,使整个延时提高到1/ 6 个电源周期,而且在两个周期后三种方法所得基波波形完全重合。该仿真试验图有力的验证了三种方法在对称负载无畸变条件下提取基波的有效性和可行性。