[发明专利]一种基于逆变器侧电流反馈的有源电力滤波器及其电流控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于逆变器侧电流反馈的有源电力滤波器及其电流控制方法，属于有源电力滤波器控制领域。

背景技术

高频开关谐波是PWM整流器的必然产物，对于补偿电网谐波的有源电力滤波器(Active Power Filter，APF)来说，应该避免其高频谐波流入电网造成电网的二次污染。为此，人们通常在装置并网侧安装输出滤波器。相比较于L单电感型等其他滤波器，LCL型滤波器具有较好的滤波效果，且需要的滤波电感较小，但LCL滤波器容易产生谐振，影响系统的稳定性。

LCL型APF的电流闭环控制反馈电流可以选择逆变器侧电流和网侧电流。网侧电流反馈的闭环控制系统由于包含LCL环节，系统很难稳定，通常采用有源或无源阻尼法来抑制谐振峰值以提高系统的稳定性。无源阻尼法无需采用复杂的控制算法，控制系统简单稳定，主要问题是增加了额外的阻尼损耗。有源阻尼法通过控制算法增强系统阻尼，例如现存的采用状态反馈与无差拍控制方法，该方法性能较好，但需要较多的传感器；又如增加附加延时的控制方法，能够将系统谐振峰值降低到0dB以下，且无需额外的传感器，但闭环控制系统中的附加延时同样会降低系统整体稳定性和控制精度；相对来说，采用电容电流反馈的网侧电流反馈控制方法是比较典型有效的控制方法。

而采用逆变器侧电流反馈的闭环控制系统更容易稳定，存在的主要问题是由于LCL滤波器的存在，逆变器侧被控电流与网侧输出电流之间存在误差，从而影响APF谐波抑制效果；同时，滤波电容与网侧电感及电网参数间存在谐振可能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于逆变器侧电流反馈的有源电力滤波器及其电流控制方法，提高APF输出电流的控制精度并抑制LCL滤波器与电网参数的谐振。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于逆变器侧电流反馈的有源电力滤波器，包含APF系统，其特征在于：它还包含LCL滤波器。

作为本发明的进一步改进，所述APF系统为三相桥式并联型结构。

作为本发明的进一步改进，所述APF系统包含三相电网电源u_g、负载整流器和电压型有源滤波器，所述LCL滤波器包含三组逆变器侧电感L₁、网侧电感L₂、滤波电容C_f和阻尼电阻R_d、三相电网电源u_g三相输入端相互连接，三相电网电源u_g三相输出端分别与负载整流器三个输入端连接，电压型有源滤波器三个输出端分别与三个逆变器侧电感L₁的一端连接，三个逆变器侧电感L₁的另一端分别与三个网侧电感L₂的一端连接，三个网侧电感L₂的另一端与负载整流器的三个输入端连接，三个滤波电容C_f的一端相互连接，三个滤波电容C_f的另一端分别与三个阻尼电阻R_d的一端连接，三个阻尼电阻R_d的另一端分别与三个逆变器侧电感L₁的另一端连接。

作为本发明的进一步改进，电流闭环控制系统的反馈电流取逆变器侧电流i₁，主控制器G_A(s)采用PI控制，采用电容电流反馈控制。

作为本发明的进一步改进，所述电容电流反馈控制为将电容电流i_c负反馈到主控制器G_A(s)之后，反馈控制器采用比例控制。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明在传统单一逆变器侧电流反馈控制基础上，增加了LCL滤波电容电流的反馈调节，提高了系统的控制精度并抑制LCL滤波器与电网参数的谐振；相对于传统单一逆变器侧电流反馈控制和网侧电流反馈+滤波电容电流反馈控制的两种传统方法，基于该电流控制方法的电流闭环控制系统具有较大的稳定裕度和阻尼作用，从而具有较强的稳定性和较好的谐振抑制能力。

附图说明

图1是本发明的一种基于逆变器侧电流反馈的有源电力滤波器的电路结构图。

图2是本发明的一种基于逆变器侧电流反馈的有源电力滤波器的电路单相等效电路模型图。

图3是本发明的一种基于逆变器侧电流反馈的有源电力滤波器的电流控制方法的电流闭环控制框图。

图4是传统基于单一逆变器侧电流反馈的电流闭环控制框图。

图5是传统基于网侧电流反馈+电容电流反馈的电流闭环控制框图。