[发明专利]一种混合型谐波抑制器的结构及其控制方法

权利要求书

1.一种混合型谐波抑制器，包括交流电源u_s及其等效阻抗L_s、电感L₁、电容C₁、电感L₂、电容C₂、电容C、全控型逆变单元和与该谐波抑制器并联的非线性负载，其特征在于：所述电容C与全控型逆变单元直流侧并联，所述全控型逆变单元交流侧①端与电感L₁①端相连，所述电感L₁②端、电容C₁①端和电容C₂②端相连，所述电容C₁②端、全控型逆变单元交流侧②端、和交流电源U_s的N端相连，所述电容C₂①端与电感L₂②端相连，所述电感L₂①端与非线性负载相连；

所述谐波抑制器的控制方法包括以下步骤：

步骤1：根据应用场合，选定需要滤除的特定次谐波的频率；

步骤2：根据选定的频率，按照谐振电路的工作原理，设计L₁、L₂、C₁、C₂和C的具体参数；

步骤3：检测获得流过非线性负载电流特定次谐波值、交流电源u_s的频率、流过L₂的电流i_L2和电容C₁的端电压u_c1；

选定需要滤除的5次谐波的频率具体步骤如下，

交流电源U_s经电压锁相环电路PLL可获得交流电源u_s的角相位ω_st，进而得到sinω_st、cosω_st、sin5ω_st和cos5ω_st；

将负载电流i_L延迟1/4周期，形成与负载电流i_L相正交的虚拟电流分量i′_L，同时将流过电感L₂电流i_L2延迟1/4周期形成与i_L2相正交的虚拟电流分量i′_L2；

相应变量参数检测和计算方法如下：

由电压锁相环电路得到sin5ω_st和cos5ω_st，根据公式(1)(2)得到将电流i_L及其虚拟电流分量i′_L和电流i_L2及其虚拟电流分量i′_L2分别进行5倍频的旋转坐标变换，获得电流i_L的d5轴和q5轴分量i_Ld5和i_Lq5，及电流i_L2的d5轴和q5轴分量i_L2d5和i_L2q5；

由电压锁相环电路得到sinω_st和cosω_st，根据公式(3)得到电流i_L2及其虚拟电流分量i′_L2分别进行旋转坐标变换，获得电流i_L2的d1轴和q1轴分量i_L2d1和i_L2d1；

i_Ld5,i_Lq5,i_L2d5,i_L2q5,i_L2d1和i_L2q1再通过低通滤波器LPF，可得电流i_L的d5轴和q5轴分量i_Ld5和i_Lq5的直流分量和电流i_L2的d5轴和q5轴分量i_L2d5和i_L2q5的直流分量和及电流i_L2的d1轴和q1轴分量i_L2d1和i_L2q1的直流分量和

将有源滤波部分的直流侧电压期望值与直流侧电压的实际值u_dc相减后的差值通过PI调节器，获得电压环的基频的旋转坐标d1轴的电流指令值

将直流分量的期望值设为0，将与相减，和与相减后的差值分别通过PI调节器，分别获得控制有源滤波部分的直流侧电压的旋转坐标d1轴的电压分量u_rd1和q1轴的电压分量u_rq1，再由式(4)：

u_rn1＝u_rd1cosω_st-u_rq1sinω_st (4)

得到控制有源滤波部分的直流侧电压的控制量u_rn1；

将与相减，与相减后的差值分别通过PI调节器，分别获得控制5次谐波的在旋转坐标d5轴的电压分量u_rd5和q5轴的电压分量u_rq5，再由式(5)：

u_rn5＝u_rd5cos5ω_st-u_rq5sin5ω_st (5)

得到控制5次谐波的电压控制量u_rn5；

将控制5次谐波电流的电压控制量u_rn5和控制有源滤波部分的直流侧电压的控制量u_rn1进行叠加，得到逆变器交流侧输出的总控制电压u_rn。