基于PI+重复控制的有源滤波器谐波抑制策略模型附Simulink仿真

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🔥 内容介绍

在电力电子设备广泛应用的场景中（如新能源并网、工业变频系统），非线性负载产生的谐波（3、5、7 次等特征谐波为主）导致电网电压畸变、功率因数降低，甚至引发设备故障。有源滤波器（APF）作为主动谐波治理核心设备，其控制策略直接决定抑制效果，需满足两大核心需求：

1. 动态响应快速性：应对负载突变时的谐波冲击，避免电压暂降或电流波动；

1. 稳态精度可靠性：实现对固定频率谐波的无静差抑制，满足 GB/T 14549-2011 中谐波含量≤5% 的标准要求。

传统单一 PI 控制虽动态响应快，但对周期性谐波存在静差；重复控制虽能实现稳态无静差，却因延迟环节导致动态性能差。两者结合可形成 “动态 - 稳态” 互补的控制架构，成为当前 APF 谐波抑制的主流方向。

二、PI + 重复控制策略模型构建

（一）系统拓扑与控制框架

APF 典型拓扑为三相电压型逆变器，通过检测负载谐波电流，生成补偿电流注入电网。PI + 重复控制采用并联复合结构，核心框架如下：

1. 指令电流检测：通过瞬时无功功率理论（ip-iq 法）或快速傅里叶变换（FFT）提取负载谐波电流分量，作为 APF 的补偿指令；

1. 复合控制器：PI 控制器与重复控制器并联，分别处理动态误差与稳态谐波；

1. 脉宽调制（PWM）：控制器输出经 SVPWM 调制，驱动逆变器生成补偿电流。

三、控制特性

1. 谐波抑制范围广：可同时抑制 3~25 次特征谐波，总谐波畸变率（THD）可从 20% 以上降至 5% 以下；

1. 动态抗扰能力强：负载突变时（如电机启停），电流超调量≤10%，恢复时间≤10ms；

1. 鲁棒性高：电网电压波动 ±10% 或电网阻抗变化时，THD 变化量≤1%，适应复杂电网环境。

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1] 胡建兵.PI与重复控制的三相四线制并联型有源电力滤波器的研究[D].华南理工大学[2025-10-04].DOI:CNKI:CDMD:2.1014.064033.

[2] 付瑞清.基于重复控制的并联型有源电力滤波器设计[D].北京交通大学,2015.DOI:10.7666/d.Y2915805.

[3] 张学峰,高晓芝.基于模糊PI-重复控制的直流有源滤波器研究[J].机电信息, 2019(33):2.DOI:10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2019.33.003.

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