[实用新型]带预测快速响应的有源滤波器闭环控制系统

说明书

技术领域

 本实用新型涉及电力设备制造领域，尤其涉及一种使电力有源滤波装置实现快速响应、改善电网品质的带预测快速响应的有源滤波器闭环控制系统。

背景技术

随着电力电子装置及其他非线性负载在电力系统及工业上的广泛应用，所带来的电网中的谐波污染和功率因数低下问题越来越严重。目前的趋势是采用APF，即有源电力滤波装置进行谐波抑制，有源电力滤波装置是一种动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置，它能对频率和大小都变化的谐波和无功进行补偿，可以弥补无源滤波器的缺点，获得比无源滤波器更好的特性，是一种理想的补偿谐波装置。

目前大部分传统的APF的控制方案核心思想是：检测负载电流，通过检测提取出基波电流或有功电流，当有源滤波器补偿谐波时，将负载电流与基波电流作差运算作为补偿电流的参考信号；当滤波器用于同时补偿谐波和无功时，将负载电流和有功电流作差运算作为补偿电流的参考信号。然后再实时检测滤波器电流，将补偿电流参考值与测量到的滤波器电流相比较，其差信号通过电流跟踪控制器(如滞环控制、三角波脉宽调制等)来控制APF输出补偿电流。有功电流也作为参考电流的一部分用来补偿滤波器的损耗和保持直流电压稳定不变。此种控制方式从控制理论角度上讲属于电流的开环控制，不管采用哪种滤波算法以及电流跟踪控制器，都需要采样负载电流和滤波器电流以及系统电压、直流侧电容电压，基于这种检测控制方法的有源电力滤波装置应用已经比较广泛。其特点就是控制策略相对普遍，易于实现，但由于采样电流路数的增加也增加了检测单元的数量。

另外一种控制方式就是电源电流的闭环控制，采用此种方法的控制电路可以省掉负载电流检测单元和滤波器电流检测单元。在保持传统方法的原有电压采集通道不变的基础上，只通过采集电源电流，就可完成对APF的控制。采用电源电流直接控制的方法可减小控制电路的检测单元数量，控制方法相对简约。但是也带来了一些问题：

1．由于检测环节的延时以及主电路逆变器的延时，使得APF对高次谐波的补偿出现误差，甚至于放大某些高次谐波，因为数字控制器及主电路逆变器的延时，使采用电源电流的闭环控制难度增大。

2．电源电流直接控制的闭环系统，省略了提取电源电流中基波(有功)参考电流的运算环节，对于电容电压环，由于缺少了闭环内的一个前馈信号，导致其动态响应速度又不如传统型控制系统快。

发明内容

本实用新型主要解决原有采用电流开环控制的有源滤波器控制系统存在采样电流路数多、检测单元数量多，成本较高的技术问题，采用电源电流闭环控制的有源滤波器控制系统存在控制难度大，动态响应速度较慢的技术问题；提供一种带预测快速响应的有源滤波器闭环控制系统，其仅采样电源电流，并增加了负载容量变化的预测控制，根据电容电压的变化与系统有功电流的对应关系，得到电源有功电流分量幅值的变化，通过对电源滤波器直流侧电容电压的采样计算，预测出系统有功电流的变化量，将这一预测量提前反馈到补偿电流控制环节，提高APF的动态响应速度。