有源滤波技术及其应用

3.2.1　三角载波线性控制
　　三角载波线性控制(triangle wave-linear control)是最简单的一种控制方法。通过将检测环节得到电流实际值与参考值之间的偏差与高频三角载波相比较，所得到的矩形脉冲作为逆变器各开关元件的控制信号，从而在逆变器输出端获得所需的波形。该方法的优点是动态响应好，开关频率固定，实现电路简单，缺点是输出波形中含有与三角载波相同频率的高频畸变分量，开关损耗较大，在大功率应用中受到限制。
3.2.2　滞环比较控制
　　滞环比较控制(hysteresis control)^［24］是将补偿电流参考值与逆变器实际电流输出值之差输入到具有滞环特性的比较器，通过比较器的输出来控制开关的开合，从而达到逆变器输出值实时跟踪补偿电流参考值。与三角载波线性控制相比，滞环比较控制具有开关损耗小、动态响应快等特点。缺点是系统的开关频率、响应速度及电流的跟踪精度会受滞环带宽影响。带宽固定时，开关频率会随补偿电流变化而变化，从而引起较大的脉动电流和开关噪声^［25］。
3.2.3　无差拍控制
　　无差拍控制(deadbeat control)^［26］是一种在电流滞环比较控制技术基础上发展起来的全数字化控制技术。该方法利用前一时刻的补偿电流参考值和实际值，计算出下一时刻的电流参考值及各种开关状态下逆变器电流输出值，选择某种开关模式作为下一时刻的开关状态，从而达到电流误差等于零的目标。该方法的优点是能够快速响应电流的突然变化。缺点是计算量大，而且对系统参数依赖性较大。近年来不断有新的改进方法出现^{［27，28］}。
　　3种方法中，基于模拟控制技术的三角载波线性控制法和滞环比较控制法是目前APF中普遍采用的方法，可通过多重化技术、自适应滞环带等改进措施来克服其固有的缺陷，提高其使用效率。相对而言，基于全数字化控制技术的无差拍控制法在APF中的应用还较少，但随着微机控制技术的不断发展以及数字信号处理器(DSP)运算速度的不断提高，其将在APF中得到进一步的应用。[FS:PAGE]
　　以上的APF控制方法都是基于跟踪非线性负荷谐波进行控制的思想，其测量系统和控制系统都较复杂。近年来，我国学者提出了基于优化特定消谐PWM技术的广义有源滤波器^{［29，30］}，通过改变逆变器输出波形的频谱分布，使其接近于正弦波，从而达到消谐的目的。从原理上看，广义有源滤波器是一种新型非跟踪型有源滤波器，其控制系统比较简单，是一种构思较新颖的有源滤波器。

4　APF的应用及其发展趋势
　　有源滤波器作为改善供电质量的一项关键技术，在日本、美国、德国等工业发达国家已得到了高度重视和日益广泛的应用。目前，世界上APF的主要生产厂家有日本三菱电机公司、美国西屋电气公司、德国西门子公司等。据文献［8］介绍，自1981年以来，仅在日本，已有500多台APF投入运行，容量范围由50 kVA到60 MVA。从近年来的研究和应用中可以看出APF具有如下的发展趋势：