[发明专利]PI-PCI控制器作用于四桥臂有源电力滤波器的电流控制方法

说明书

本发明涉及一种PI‑PCI控制器作用于四桥臂有源电力滤波器的电流控制方法，属于电能质量治理技术领域；该方法首先对传统的PCI控制器进行改进，增大其带宽以适应电网频率的波动；然后针对跟踪电流中含有较多谐波的情况，设置6种频率的PCI控制器，并将这6组PCI控制器与PI控制器进行并联融合，构成PI‑PCI控制器；最后根据控制器特点和稳定性分析进行PI‑PCI控制器的参数设定；本发明的PI‑PCI控制器不但可以有效解决三相负载不平衡问题，还能对负载突变和电网频率波动具有良好的鲁棒性。

技术领域

本发明属于电能质量治理技术领域，涉及PI-PCI控制器作用于四桥臂有源电力滤波器的电流控制方法。

背景技术

在三相四线制低压配电系统中，由于非线性电力电子装置以及不平衡负荷的大量应用，使电网谐波污染、无功不足及三相电流不平衡等问题日益严重，并已经成为相关行业用户高效使用电能的障碍。四桥臂有源电力滤波器是治理谐波、补偿无功及解决三相不平衡问题的有效措施之一，以其较强的输出能力和灵活的补偿能力受到了广泛的关注和研究。为了保证四桥臂有源电力滤波器的正常工作，电流控制需要做到零稳态误差。

目前，常用的电流控制方式有无差拍控制、PI控制、PR控制等。其中无差拍控制理论上具有无限带宽和较高的动态响应速度，但其对于被控对象数学模型的参数依赖较大，导致控制不稳定。PI控制器在进行电流控制前需要进行复杂的坐标变换，将abc坐标系下的电流信号转换到dq0坐标系下，然后经过解耦和PI控制得到需要的电压矢量。PI在控制直流信号时可以做到无稳态误差，而有源电力滤波器输出的谐波电流含有多次谐波，PI控制器难以准确跟踪交流信号。同时，PI控制器的带宽较窄，无法适应电网频率的变化。

PR控制器在控制交流信号方面得到了广泛应用。与PI控制器不同之处在于，PR控制器在控制交流信号时可以做无稳态误差控制。根据PR控制器在谐振处增益无穷大，可以做到对特定频率信号的无静差跟踪控制。但是，PR控制也有一定的不足，参数设计具有一定的难度；同时，其结构较复杂，较难实现离散化过程，并且动态响应速度较慢。

近年来，有学者提出了PCI控制器，其实现结构简单，可以避免大量的坐标变换，使得计算量大大降低。将PCI控制器应用到并网逆变器中，可以实现特定频率信号的无静差控制，且动态响应快。但是对于电网频率波动和不平衡负载问题时，该控制器无法对电流进行精确控制。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种PI并联融合的改进PCI控制器进行电流控制方法。该方法对传统的PCI控制器进行改进，并将其与PI控制器进行并联融合，弥补了传统PCI控制器的缺陷，并给出了控制器参数的设定方法。实现对补偿电流的精确跟踪，提高四桥臂有源电力滤波器的电能治理质量，有效解决三相负载不平衡问题，同时快速适应负载突变和电网频率波动带来的影响。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

PI-PCI控制器作用于四桥臂有源电力滤波器的电流控制方法，包括以下步骤：

S1：对传统的PCI控制器进行改进，并增大其带宽；

S2：针对跟踪电流中含有多种谐波的情况，设置6种频率的PCI控制器；

S3：将S2中的6组PCI控制器与PI控制器进行并联融合，构成PI-PCI控制器；

S4：根据PI-PCI控制器特点进行参数设定和稳定性分析，计算得到PI-PCI控制器参数。

进一步，所述S1具体为：对传统PCI控制器进行改进，使其适应电网频率的波动，改进后的PCI控制器的传递函数G'(s)为