[发明专利]一种适用于LCL型有源电力滤波器的分数阶快速重复控制方法

说明书

一种适用于LCL型有源电力滤波器的分数阶快速重复控制方法，包括以下步骤：a.将直流母线电压参考值和直流侧电压U_dc的差值经直流电压控制器调节得到电流参考值b.电网电流i_s和步骤a得到的差值经电流控制器调节得到逆变侧电流参考值c.步骤b所得与逆变侧电流实测值i_inv的差值为输入，经内环比例控制得到有源电力滤波器控制信号；d.将步骤c获取的控制信号输入空间矢量调制器，控制功率器件开关动作，产生补偿电流；e.将电流控制值输入到空间矢量调制器中，得到空间矢量脉宽调制波，控制功率器件开关动作。本发明同时具有快速的动态响应、较低的电流谐波和较好的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及有源电力滤波器控制技术领域，具体设计LCL型有源电力滤波器闭环控制方法。

背景技术

随着大量电力电子装置在电网中的使用，带来了严重的谐波污染。对比传统的谐波治理装置(无源电力滤波器)，有源电力滤波器(Active Power Filter，APF)依靠其良好的滤波特性和应用灵活等特点成为主流的电网谐波补偿装置。

在有源电力滤波器系统中，LCL型APF相较于相同电感量的L型APF具有更好的滤波效果，然而其构成的三阶系统极易出现谐振现象，增加了控制难度。LCL型APF控制方法的优劣直接影响其谐波补偿能力和装置的稳定性。

传统的有源电力滤波器控制策略包括以下几种，比例谐振控制、比例积分(proportional integral controller，PI)控制、重复控制以及复合控制等。目前，应用最广泛的是双闭环PI控制，但是由于谐波参考值往往包含多种频率的谐波电流，此时PI控制由于其带宽的限制并不能满足补偿要求。比例谐振控制能很好的消除周期性谐波和抑制周期性扰动信号。但该方法对系统参数较敏感，且针对每个频率的谐波信号，谐振控制器均需要设计单独的谐振控制器，用现有的数字控制器实现一系列的谐振器增加了计算量和系统复杂度。基于内模原理的重复控制能够实现对周期性输入和扰动的精确跟踪同时能够满足电流控制环路的高增益要求，因此被广泛应用于APF系统中。然而，传统的重复控制由于其存在一个周期的延迟，所以并不能满足控制系统的动态性能。

因此需要提供一种有效的控制策略，满足设计简单，利于工程实现的要求还要兼顾快速的动态响应、较低的电流谐波和较好的鲁棒性。

发明内容

为了克服现有的LCL型有源电力滤波器的设计复杂、动态响应较慢、电流谐波较高、鲁棒性较差的不足，本发明提出的适用于LCL型有源电力滤波器的分数阶快速重复控制方法采用分数阶改进型重复控制和基于电网电流检测，逆变侧电流反馈的有源阻尼型LCL滤波器相结合的方法。利用逆变侧电流反馈的方法抑制LCL滤波器自身构成的三阶系统存在的谐振现象，保证了系统的稳态控制精度。同时采用分数阶改进型重复控制的结构，改进型的重复控制有效的将传统重复控制一个周期的延时降为1/6个延时周期，同时分数阶的加入增加了系统的补偿精度。

为了解决上述的技术问题，本发明提供如下的技术方案

一种适用于LCL型有源电力滤波器的分数阶快速重复控制方法，包括以下步骤：

a.获取电流控制器参考值

将直流母线电压参考值和直流侧电压U_dc的差值经直流电压控制器调节得到电流参考值

b.电流控制

电网电流i_s和步骤a得到的差值经电流控制器调节得到逆变侧电流参考值

c.控制信号获取

步骤b所得与逆变侧电流实测值i_inv的差值为输入，经内环比例控制得到有源电力滤波器控制信号；

d.补偿电流输出