[发明专利]电力有源滤波器的双反馈环控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统自动化产品及其电能质量检测控制技术领域，具体地说是涉及一种电力有源滤波器的控制方法。

背景技术

电力有源滤波器(Active Power Filter，缩写为APF)是治理电力系统谐波、改善电能质量的有效措施。与传统的无源滤波器(Passive Filter，缩写为PF)相比，电力有源滤波器具有能补偿各次谐波、抑制闪变、补偿无功，自动跟踪补偿变化的谐波等技术优势。随着电力电子技术的快速发展，电力电子器件的导通容量、开关频率等性能大大提高，PWM控制技术也日趋成熟，采用现代电力电子技术、数字信号处理技术和先进控制理论的电力有源滤波器技术对电网谐波进行动态实时补偿，可视为现在解决谐波污染问题的最有效和最具潜力的途径。目前，电力有源滤波器已成为电力电子技术领域中的研究热点，许多国家已将有源电力滤波器作为改善电能质量的一项关键技术和措施，在我国也具有非常广阔的应用前景。

电力有源滤波器系统主要由两大部分组成，即指令电流运算电路和补偿电流发生电路，其中补偿电流发生电路主要由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三部分构成。

指令电流运算电路的功能主要是从负载电流i_L(t)中分离出谐波无功电流i_Lq(t)和基波有功电流i_Lp(t)，然后将其反极性作用后发出补偿电流的指令信号i_C(t)＝i_Lq(t)。电流跟踪控制电路的功能是根据主电路产生的补偿电流i_C，计算出主电路各开关器件的触发脉冲，此脉冲经驱动电路后作用于主电路，产生补偿电流i_c(t)，

i_s(t)＝i_L(t)-i_C(t)＝i_Lp(t)+i_lq(t)-i_C(t)＝i_LP(t)

即电源电流i_s(t)中只含有基波的有功分量i_Lp(t)，从而达到消除谐波与进行无功补偿的目的。但是有源滤波器电流谐波分量检测运算复杂，并且在负荷电流变化时，传统的检测有功和无功电流分量的过程将更加繁琐，不易从电源电流中获取准确的谐波分量。同时由于有源滤波器提供的补偿电流是非正弦的，含有的谐波分量远远大于基波成分，一般采用的电流环控制算法往往不能很好满足动态响应的速度和补偿精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够显著提高有源滤波器响应速度和精度的电力有源滤波器的双反馈环控制方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明包括直流侧电压环控制方法和输出电流环控制方法；

其中，直流侧电压环控制方法包括以下步骤：

①电力有源滤波器直接对直流侧电容电压进行控制，检测系统电压U_s和负荷电流i_L；

②检测逆变器直流侧电容电压U_d(t)，在保持电容电压稳定的基础上，对IGBT进行对应控制，进行PWM调制；

③逆变器综合系统电压、负荷电流和直流侧电容电压的检测，产生相应的PWM控制信号，对谐波电流进行相应补偿；

另外，输出电流环控制方法包括以下步骤：

a、对负荷电流i_L和补偿电流i_c的检测；

b、应用周期内的电流动态方程对平均电流进行预测计算，然后推导出其开关时间I td₁(k)，；

c、应用上周期的实际补偿电流进行电流预测，并对平均电流进行修正计算，根据其推导出开关时间II td₂(k)；

d、对所述的开关时间I和开关时间II进行数学平均，得到最终的开关时间td(k)，有源滤波器根据开关时间输出符合谐波电流的新补偿电流。

需要指出的是，在直流侧电压环控制方法的步骤②中，采用周期离散控制技术保持电容电压稳定。