[发明专利]一种新型APF控制延时动态预测补偿策略

说明书

技术领域

本发明属于控制延时领域，尤其涉及一种基于同步旋转坐标系（SRF）的有源电力滤波器（APF）控制延时动态预测补偿策略。

背景技术

有源电力滤波器（Active Power Filter，APF）由于具有良好的动态性能以及不受电网参数影响等诸多优点，而被越来越多地应用于配电网谐波抑制与无功补偿等电能质量治理领域。

目前，随着计算机控制技术的快速发展，数字化控制技术由于具有抗干扰能力强、控制算法实现灵活、便捷以及集成度高等优点，而逐步取代了模拟控制技术，成为 APF 控制系统的主要实现手段。但数字化控制系统的固有缺点是存在延时，在 APF控制系统中，延时主要来自 A-D 采样、控制算法实现以及 PWM 脉冲生成等环节。由于上述控制延时的存在，对 APF 谐波补偿效果以及系统稳定性造成了较大的影响。针对该问题，近年来，人们进行了大量研究并发展了许多 APF 控制延时补偿方法，主要包括：以基于灰色预测理论和重复预测原理为代表的利用一个工频周期历史数据的补偿方法、基于神经网络和自适应理论的补偿方法以及基于相移控制的补偿方法等。易于工程实现的相移控制延时补偿方法，其主要思想是基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测方法，在前一个采样周期通过对同步旋转坐标系（Synchronous Reference Frame，SRF）的相位修正，获得当前周期电流控制需要的无延时指令电流。该方法当负载电流处于稳定状态时，能够准确补偿控制延时；而当负载电流暂态变化时，所预测补偿的指令电流数据就会存在误差。

发明内容

本发明就是针对上述问题，设计了一种基于同步旋转坐标系（SRF）的有源电力滤波器（APF）控制延时动态预测补偿策略，该方法通过对SRF 的相位偏移控制，根据非线性负荷微变线性化原理，针对时变负载采取线性化动态预测措施，实现对各次 SRF 同步谐波电流控制延时的动态预测补偿。本发明采用的技术方案是，一种新型APF控制延时动态预测补偿策略，包括电流控制器、控制延时动态预测补偿策略、锁相环。所述的电流控制器，为了消除误差，对输采用对谐波指令电流进行预测补偿的方法。其中，对于谐波电流幅值的修正，可根据各滤波或惯性环节特性加以修正；对于由延时引起的相位误差，这里通过对典型控制时序的修改来降低延时。

所述的控制延时动态预测补偿策略，当负载电流处于稳定状态时，SRF 的幅值和相角都恒定不变，利用超前相位，能够准确预测下一时刻的 n 次正序谐 波电流；而当负载电流暂态变化时，根据微变线性化原理，在很小的变化范围内，非线性变化负载可以等效为线性变化负载。将修正后的 n 次正序 SRF 上同步谐波电流变换到三相静止坐标系中，即可获得第 n 次三相正序谐波电流。

所述锁相环（Phase Locking Loop，PLL）对于任意一个与电网相连的变换器来说都是必不可少的组成部分，它用来跟踪电网电压的相位。

本发明的有益效果是，该新型APF控制延时动态预测补偿策略，能够显著提高谐波电流补偿准确度，抑制谐波电流流入电网，且算法简单，易于工程实现。能够实时响应负载暂态变化，精确补偿控制延时，有效提高谐波电流补偿的准确度。此外，该方法同样适用于三相四线制结构及其他结构类型的 APF 谐波补偿系统。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。 图 1 是本发明电路原理框图。

具体实施方式

如图所示，本发明的新型APF控制延时动态预测补偿策略，包括电流控制器、控制延时动态预测补偿策略、锁相环。

所述的电流控制器，为了消除误差，对输采用对谐波指令电流进行预测补偿的方法。其中，对于谐波电流幅值的修正，可根据各滤波或惯性环节特性加以修正；对于由延时引起的相位误差，这里通过对典型控制时序的修改来降低延时。具体控制时序为：t0时刻采样负载电流和输出补偿电流，Td1为采样延时；t1时刻开始电流跟踪控制算法计算过程，延时为 Td3；忽略 PWM 生成延时，即从 t2时刻开始生成 PWM 触发信号，触发 IGBT 开关，控制APF 输出电流；同时，t2时刻开始，进行谐波检测算法计算过程；t4时刻开始，进入下一个采样周期初始时刻。