[发明专利]一种有源电力滤波器改进型指定次谐波电流补偿控制方法

权利要求书

1.一种有源电力滤波器改进型指定次谐波电流补偿控制方法，包括将所提取到的各次谐波电流直接作为谐波电流指令的并联型有源电力滤波器改进型指定次谐波电流控制电路，其特征在于：所述并联型有源电力滤波器改进型指定次谐波电流控制电路包括采用传统的PI控制器维持电容电压在一个恒定值的直流母线电压控制单元(1)、n次负序谐波电流的提取单元(2)、连接于每一次负序谐波电流的提取单元(T^N_abc-dqn)后的数字低通滤波器(LPF)、n次正序谐波电流的提取单元(5)和锁相环(4)，在每一个数字低通滤波器(LPF)后连接一个正序谐波电流提取单元(T^P_abc-dqn)，n次正序谐波电流的提取单元(5)最终连接一个无差拍控制器(3)，所述锁相环(4)为后续控制环节提供相位基准，n次负序谐波电流的提取单元(2)、n次正序谐波电流的提取单元(5)分别为n次负序谐波电流和n次正序谐波电流由abc静止坐标系向dq同步旋转坐标系变换的矩阵，对并联型有源电力滤波器改进型指定次谐波电流控制电路中各次谐波电流进行PI闭环控制(6)，同时通过对基波电流指令值和谐波电流指令值叠加后通过无差拍控制器(3)得到功率开关管的开关信号，最终实现对谐波指令电流的跟踪。

2.根据权利要求1所述的有源电力滤波器改进型指定次谐波电流补偿控制方法，其特征在于：谐波电流指令值叠加的具体方法是对分频谐波电流检测和控制的步骤：具体步骤如下：n次正序或负序谐波电流经过n倍基波角频率同步旋转坐标变换后会表现为直流量，其他次谐波电流则会表现为频率较高的交流量，通过数字低通滤波器(LPF)，再进行坐标反变换，同时加上延时补偿角后能够提取到n次正序或负序谐波电流，在旋转坐标变换之前先将有源电力滤波器的补偿电流与负载电流做差，再进行坐标变换，在数字低通滤波器(LPF)后对d、q轴谐波电流分量进行PI调节，最后反坐标变换，同时加上相位补偿Δθn得到谐波指令，然后实现指定次谐波电流的无静差控制；在本步骤中从电流采样到PWM输出，存在一个采样周期的延时，对于不同频率的谐波，其延迟时间为

Δθ_T＝2πfT (1)

其中，T为采样周期，f为电网频率。另外，还应该考虑到硬件采样环节中来自RC低通滤波器带来的相移，相位延迟时间为

Δθ_RC＝-arc tan(2πnfRC)(2)

其中，n为谐波次数，R和C分别为RC低通滤波器的电阻值和电容值。

Δθ_n＝Δθ_T+Δθ_RC (3)。

3.根据权利要求1所述的有源电力滤波器改进型指定次谐波电流补偿控制方法，其特征在于：无差拍控制器(3)的控制步骤如下：将有源电力滤波器的主电路进行简化，然后根据基尔霍夫电压定律，可得

定义开关逻辑函数S_x为

其中，x＝a、b、c，且

u_xN＝S_xU_dc(6)

将式(6)代入式(4)可得

将式(7)中的微分项离散化为

其中式中，T_s为开关周期，f_s为开关频率，i_fx(k)为有源电力滤波器的第x相在第k拍时的实际输出电流，i_fx(k+1)为第x相下一拍电流指令值i^*_fx；

最后设S_a、S_b、S_c在一个开关周期内的平均值为占空比d_a、d_b、d_c，结合式(7)、式(8)可得无差拍控制器(3)为

式(9)计算后所得的占空比经调制后输出至每个桥臂的功率开关器件，最终实现谐波指令电流的跟踪。