[发明专利]一种三相有源电力滤波器输出电流波形控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三相有源电力滤波器输出电流波形控制方法，可以用于交流电网中谐波的治理，属于有源电力滤波器技术领域。

背景技术

随着电网中非线性负载的日益增多，谐波污染治理的问题越来越受到重视，成为目前电气工程领域的热点之一。而有源电力滤波器(APF)作为一种能动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置更是广受关注，并出现了众多的电路拓扑结构和控制方法。按电源类型分类，有源电力滤波器(APF)可分为单相APF、三相三线制APF、三相四线制APF及有源线路调节器(APLC)等。由于工业负载多为三相负载，近年来对三相有源电力滤波器的研究发展迅速。

由王兆安等编写的《谐波抑制和无功功率补偿》(北京机械工业出版社1998年出版)中提到：目前大多数作为APF的电压源型逆变器的输出滤波器仅有电感，对于逆变器高频开关所产生的高次谐波，要通过另外装设与APF并联的高通无源滤波器来滤除，这除了增加装置成本和接线复杂性外，还会导致系统的不稳定。

将APF作为受控电流源控制，采用电压源型逆变器来实现APF输出电流对指令值的跟踪，是目前研究和应用最广泛的一种方式。目前在文献和实际装置中采用的电压源型逆变器的输出电流波形控制方法大致可分为以下三类：

(1)滞环电流控制方式：这是目前使用很多的一种闭环电流控制方法，该方法根据逆变器实际输出电流和指令值之间偏差的大小和方向来控制开关器件的动作，使得实际输出电流和指令值的误差始终处于滞环环宽内。该方法的缺点是逆变器的开关频率、电流跟踪精度受滞环宽度影响大，减小环宽能够改善电流跟踪效果，但功率器件开关频率提高，损耗加大，反之则电流跟踪性能变差，而当环宽固定时，开关频率会随指令电流的不同而变化，从而引起较大的脉动电流和开关噪声，使得输出滤波器的设计困难。

(2)三角载波电流控制方式：这种方式将实际电流和指令值之间的偏差经过PI调节器处理后，再和高频的三角载波比较以得到功率器件的开关信号。这种方法的缺点是由于PI调节器只能保证对直流量的无差调节，而对各次谐波分量丰富的APF指令电流而言，其幅相频特性不理想，电流跟踪精度较差，且调节器带宽有限，输出波形中含有与三角载波频率有关的高频畸变分量。

(3)基于模型的控制方式：属于这种方式的有无差拍控制、内模控制、模糊控制等，这种方式要解决的主要问题是控制系统模型的建模误差、计算延时等。例如无差拍控制是一种全数字化的控制技术，它利用前一时刻的指令电流值和实际补偿电流值，根据空间矢量理论计算出逆变器下一时刻应满足的开关模式。其缺点是计算量大，且对系统参数依赖性较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三相有源电力滤波器输出电流波形控制方法。使用该方法的APF采用T型输出滤波器，控制器首先通过αβ0变换使得互相耦合的abc三相输出电流解耦，然后分别对解耦后的αβ0相系统进行极点配置以改善系统稳定性，最后通过设计适当的重复控制器来校正APF实际输出电流与指令电流间的误差，从而达到简化APF输出滤波器电路，并提高其输出电流跟踪精度的效果。

本发明的技术方案是：一种三相有源电力滤波器输出电流波形控制方法，采用T型输出滤波器和电流波形控制器做三相有源电力滤波器输出电流波形控制，其特征在于：三相有源电力滤波器输出电流波形控制器所完成的波形控制算法，依次包括以下步骤：

1、检测三相有源电力滤波器的abc三相实际输出电流i_af、i_bf、i_cf；

2、检测三相有源电力滤波器接入电网处的三相系统电压e_a、e_b、e_c；

3、接受三相有源电力滤波器输出指令电流生成环节传来的三相指令电流值i_ah、i_bh、i_ch；

4、按下述公式(1)、(2)、(3)分别对上述三相变量进行αβ0变换，以实现abc三相输出电流解耦：