[发明专利]一种电网电压不平衡下具有频率自适应的APF控制方法

权利要求书

1.一种电网电压不平衡下具有频率自适应的APF控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

首先使用基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测法得到两相静止坐标系下的谐波电流分量；

其次将谐波电流分量通过全通滤波器，得到谐波电流分量的正序分量和负序分量；

然后使用PI控制和PCI控制相叠加的电流控制算法控制谐波电流正序分量；通过检测电网电压是否平衡对谐波电流负序分量进行控制；

若电网电压平衡，则使用PI叠加PCI的电流控制算法控制谐波电流负序分量，若电网电压不平衡，则使用PR叠加PI的电流控制算法控制谐波电流负序分量；

最后使用基于二阶广义积分器的锁频环实时跟踪电网的基波频率，通过调整二阶广义积分器的谐振频率跟随电网实际频率，控制频率误差变为0，实现锁频。

2.根据权利要求1所述的电网电压不平衡下具有频率自适应的APF控制方法，其特征在于：谐波电流的生成过程为：

将三相静止坐标系下的负载电流信号I_a,I_b,I_c通过Clark变换转换到两相静止坐标系下的谐波电流分量，得到α轴分量I_α和β轴分量I_β；

通过锁相环得到Park变换所需的电网电压同相位的正余弦信号；再将I_α和I_β转换到两相旋转坐标系下有功分量I_d和无功分量I_q；

将有功分量I_d和无功分量I_q经过二阶巴特沃斯低通滤波器，得到基波有功分量I_db和基波无功分量I_qb；

将有功分量I_d减去基波有功分量I_db再加上电压内环的输出值得到谐波电流有功分量I_dh；将无功分量I_q减去基波无功分量I_qb得到谐波电流无功分量I_qh；

最后将I_dh和I_qh通过Park反变换得到α-β坐标系下的谐波电流分量I_αh和I_βh；将由逆变器产生的a-b-c坐标系下的补偿电流I_ca,I_cb,I_cc经过Clark变换得到α-β坐标系下的补偿电流Ic_α和Ic_β。

3.根据权利要求2所述的电网电压不平衡下具有频率自适应的APF控制方法，其特征在于：通过全通滤波器实现谐波电流分量正负序分离过程为：

将α-β坐标系下的谐波电流分量I_αh,I_βh与α-β坐标系下的补偿电流Ic_α,Ic_β输入全通滤波器，使用全通滤波器相移90°的功能将I_αh,I_βh以及Ic_α,Ic_β进行正负序分离，得到正序分量I_αh⁺,I_βh⁺,Ic_α⁺和Ic_β⁺以及负序分量I_αh^-,I_βh^-,Ic_α^-和Ic_β^-；

两相静止坐标系下的正负序分量的分解公式为：

其中q是时域中的相位滞后90°因子。

4.根据权利要求3所述的电网电压不平衡下具有频率自适应的APF控制方法，其特征在于：电网电压不平衡条件下的电流控制算法步骤为：

(1)正序分量I_αh⁺和Ic_α⁺相减得到误差值X_α⁺，正序分量I_βh⁺和Ic_β⁺相减得到误差值X_β⁺；负序分量I_αh^-和Ic_α^-相减得到误差值X_α^-，负序分量I_βh^-和Ic_β^-相减得到误差值X_β^-；X_α⁺和X_β⁺相互正交作为输入送入PCI控制器，得到正序控制信号Y_α⁺和Y_β⁺；

(2)判断电网电压是否平衡，若电网电压平衡，将误差值X_α^-和X_β^-相互正交作为输入送入PCI控制器，得到负序控制信号Y_α^-和Y_β^-；若电网电压不平衡，则将误差值X_α^-和X_β^-送入PR控制器，得到负序控制信号Y_α^-和Y_β^-；

(3)将正负序控制信号Y_α⁺和Y_α^-相加得到控制信号Y_α，将正负序控制信号Y_β⁺和Y_β^-相加得到控制信号Y_β；

(4)将控制信号Y_α和Y_β进行Clark反变换得到三相静止坐标系下的控制信号Y_a,Y_b和Y_c；

(5)将控制信号Y_a,Y_b,Y_c和三角载波相比较生成SPWM波，控制有源电力滤波器中的逆变器部分的IGBT的导通与关断，生成相应的a-b-c坐标系下的补偿电流I_ca,I_cb和I_cc。