一、無差拍 SVPWM 的有源濾波器設計

　　有源電力濾波器（Active Power Filter，APF）作為一種用于動態抑制諧波的電力電子裝置，其能夠同時補償多次諧波電流，能實時控制、自動跟蹤非線性電流并加以控制，有較快的動態 響應速度，且具有改善三相不平衡度的優點。對于有源濾波器諧波電流檢測與補償電流的發生是其極為關鍵的技術。　

　　有源電力濾波器的電流控制一般采用 PWM（PulseWidth Modulation）模式，目前常用的 PWM控制方式有滯環電流控制（Current Follow Pulse Width Modulation，CFPWM）、三角波電流控制（ΔPulse Width Modulation，ΔPWM） 和 電 壓 空 間 矢 量 脈 寬 調 制 （Space Vector PulseWidthModulation，SVPWM）三種技術。對于 SVPWM 其控制方法的優點主要在于：提高逆變器直流側電壓的利用率，減小開關器件的開關頻率以及減少諧波成分，而且此方法更易實現數字化。因此，逆變電路控制常采 用此種方法。在 APF 的應用中，SVPWM 常與滯環比較，PI調節器以及無差拍等結合應用。本文采用無差拍 SVP-WM 控制策略，對 APF 的電流進行補償控制，以獲得較好的動態補償效果。

　　1 電力有源濾波器諧波檢測方法

　　有源濾波器的諧波電流檢測方法由時域和頻域檢測法構成。時域檢測法主要分為：有功電流分離法和基于瞬時無功功率原理的 p-q 法，ip-iq 法以及 d-q 法等。頻域檢測法主要有 FFT法和諧波濾波器法等。

　　對于本文研究主要是采用 ip-iq 法來對電力有源濾波器進行分析研究，由圖1可看出其原理。圖中虛線框內為直流側電壓反饋控制部分，正余弦信號 sin ωt 和-cos ωt 由鎖相環 PLL 發生電路產生。其中 sin ωt 與 a 相輸入電壓 ua 同相;逆變電路直流側電壓的給定值為 Ucr，Ucf 是反饋值，將這兩路信號之差經過 PI 調節器進行調節，所得到的Δip 疊加到瞬時有功電流的直流分量中，經過運算得出指令電流 ih 中所含基波有功電流，從而令 APF 直流側與交流側進行能量互換，從而將 Uc 調整到給定值。對于電力有源濾波器而言，濾波器逆變器直流側信號與交流側信號的 能量交換是本文研究的關鍵。

　　2 無差拍控制簡介

　　SVPWM 控制是用指令電流 ic*（k） 代替補償電流 ic*（k+1）使 k 時刻的補償電流在 k+1時刻完全跟蹤上指令電流，但這樣會存在一拍的滯后。而基于 SVPWM 的無差拍控制則在 k 時刻預測出 k+1時刻的指令電流值，并以此代替補償電流，最后通過 SVPWM 控制算法產生PWM 脈沖信號以控制變流器開關器件的通斷，從而使每一時刻輸出的補償電流等于其指令電流，實現了實時控制。無差拍 SVPWM 的控制原理如圖2所示。

　　二、LTCC 低通濾波器的設計

　　LTCC 濾波器的設計通常是基于經典濾波器設計理論，從結構上講，主要有兩種結構，一種是采用傳統的 LC 諧振單元結構，諧振單元由集總參數的電容電 感組成，另一種是采用多層耦合帶狀線結構。本文所設計的低通濾波器采用第一種集總參數形式，理想化低通濾波器電路原理圖如圖3所示。

　　本文設計的LTCC濾波器中的集總參數的電容和電感通過 LTCC多層陶瓷集成在陶瓷基板內部。LTCC 內埋植電容的設計一般采用兩種方式：垂直交指 型（VIC）電容和金屬-介質-金屬（MIM）電容。本文設計的濾波器的內埋置電容元件采用垂直交指型（VIC）電容，在相同電容量的情況下，VIC 結構電容相比 MIM 結構電容能夠大大減小端電極面積，從而有效減小濾波器尺寸。

　　LTCC 內埋電感有平面螺旋電感、堆棧螺旋電感、多層螺旋電感等方式，如圖 3所示，本文設計的低通濾波器內埋植電感元件采用多層螺旋結構的電感，在相同的有效電感值下此結構比平面螺旋式、堆棧螺旋式等結構具有更高的自諧振頻率和品質因子。

　　編輯點評：本文設計了一種小型化的 LTCC 低通濾波器和無差拍 SVPWM 作為濾波器的控制策略進行研究，通過仿真與實驗該方法的可行性。仿真與實驗表明此方法能夠實現對系統補償電流的跟蹤控制，而且還具有良好的動態補償性能。
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