適用于高速鐵路的三相四開關型濾波器的電流重復控制設計

王 果，周 末，常文寰

（蘭州交通大學 自動化與電氣工程學院，甘肅 蘭州 730070）

0 引言

隨著我國高速鐵路建設步伐的加快，對電力行業產生的影響越來越大。由于高速鐵路采用的交-直-交牽引傳動系統以及其運行的隨機性、波動性和不對稱性，引起的高次諧波、負序問題影響公共電網的電能質量［1］。需要注意的是，高速鐵路的諧波含量雖然符合國家標準，但是其所含的高次諧波易與系統產生高次諧振，影響系統的正常運作。因此在高速鐵路中，有效地消除高次諧波和負序是目前學者的主要工作［2］。有源電力濾波器APF（Active Power Filter）憑借其優越和穩定的補償性能，擁有較高的學術研究價值和性價比，得到了專家學術界的關注，并逐步被應用于對牽引變電所的綜合補償中。

現有的APF多為三相六開關結構，該結構需要三相橋臂的功率開關管，模塊體積較大，開關損耗較高，因此器件成本和散熱設計成本較高。本文采用的三相四開關并聯型APF拓撲結構，與六開關逆變器相比減少了一對功率開關器件，電路設計將更加簡單，功率器件總體功耗也會有所減少，控制策略也相對簡單，適合于中大功率場合的應用［3-5］。

常用于電氣化鐵路的APF電流控制方法多為三角載波調制法、PI控制和滯環控制等。因為高速鐵路中的諧波中含有高頻成分，PI控制法的帶寬有限，當需要跟蹤高次諧波時，不能實現無靜差的快速跟蹤，導致系統的補償效果變差；三角波法會向系統中引入三角載波頻率，這種高次頻率可能與系統產生諧振，而且在高速鐵路中，高次諧波也是治理目標，因此三角載波調制法不適用；……