[发明专利]一种有源电力滤波器抗饱和频率自适应谐振控制方法

说明书

本发明公开了一种有源电力滤波器抗饱和频率自适应谐振控制方法，首先采集公共耦合点三相电压，利用锁相环得到该电压频率f_pll和相位θ；接着，谐波检测模块提取非线性负载电流i_L的谐波信号指令，与通过直流电压控制器得到输出有功电流指令相加，再与输出电流反馈信号和补偿器输出信号之和相减得到电流控制器的输入误差信号；然后通过由谐振控制器和PI控制器构成的电流控制器得到输出控制量；最后，输出控制量、公共耦合点电压前馈量和通过有源阻尼模块的滤波器电容电流前馈量三者相加之后经过限幅器得到PWM波调制指令信号。

技术领域

本发明属于有源电力滤波器电流控制技术领域，更为具体地讲，涉及一种有源电力滤波器抗饱和频率自适应谐振控制方法。

背景技术

随着各类电力电子装置在电力系统中的广泛应用，非线性负载引起的谐波畸变问题日益严重,导致了电网内严重的谐波污染问题。与传统的无源滤波器相比，有源电力滤波器(active power filter,APF)具有滤波特性好、体积小、应用灵活，不易与电网产生谐振等特点，逐渐成为了电网谐波补偿领域的研究热点。

有源电力滤波器(APF)的性能很大程度上取决于它的电流控制策略。近年来无数的APF电流控制方案被提出来，如滞环控制,比例积分(PI)控制,重复控制(RC)控制和无差拍(DB)控制。但都由于其各自方法的缺陷不能很好地提高APF的补偿性能。

滞环控制器可以用来提高电流控制回路的增益，进而提高谐波电流补偿精度。然而，滞环控制器的开关频率是变化的，而且抗干扰能力较差。比例积分控制(PI)控制仅能实现对直流信号无静差跟踪，对APF的谐波电流指令无法很好地跟踪且响应速度较慢，高次谐波电流跟踪效果较差。重复控制器能够提高电流环增益且开关频率固定,特别适用于周期信号的跟踪和干扰信号的抑制。然而,它的频率适应性较差，且存在一个基波周期的延时。无差拍控制(DB)是一种超前预测控制，但其对参数变化太敏感且建模要求较高，控制电流的瞬态响应超调较大。当前谐振控制(RSC)是常用的控制方法，其在中心频率点处有无限增益，使其能够完全消除系统稳态误差。谐振控制(RSC)是基于内膜原理的控制思想，具有高增益和慢时间相应的特性，这使其容易产生饱和效应，使得控制器性能恶化，致使补偿性能同样下降。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种有源电力滤波器的抗饱和频率自适应谐振控制方法，保证在系统控制器处于饱和状态时，仍能保持谐振控制器的高精度性能。

为实现上述发明目的，本发明一种有源电力滤波器抗饱和频率自适应谐振控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、采集公共耦合点的三相电压u_pcc，利用锁相环对其进行锁相，得到公共耦合点电压的频率f_pll和相位角θ；

(2)、采集非线性负载电流i_L，并对i_L进行abc-dq坐标变换，得到静止参考坐标系下的负载电流i_Ldq，再通过谐波电流检测模块得到电流控制器谐波参考信号i_refdq；

(3)、采集有源电力滤波器输出电流i_O，将i_O与补偿器的输出y_1k求和，得到信号y_2k，然后对y_2k进行abc-dq坐标变换，得到同步旋转坐标系下的输出电流y_2kdq；

(4)、采集有源电力滤波器直流侧电压u_dc，将有源电力滤波器直流侧电压u_dc与直流侧电压参考值u_dcref作差，得到直流电压误差信号Δu_dc；再将直流电压误差信号Δu_dc通过直流电压控制器，得到有源电力滤波器输出有功电流给定值Δi_d；