[发明专利]一种大容量低开关频率谐波治理装置的宽频带控制方法

说明书

一种大容量低开关频率谐波治理装置的宽频带控制方法，属于电力电子技术领域，涉，解决大容量低开关频率谐波治理装置的补偿带宽限制的问题；本发明的技术方案为减小低开关频率系统高延时产生的谐波提取误差，采用SOGI滤波器的锁相环进行采样，设计了带相位校正二阶广义积分器提取负载各次谐波，补偿了各次谐波的相位误差，电流闭环控制中设计了比例控制加带相位补偿的多重准比例谐振控制器组成的电流环控制器的联合控制策略，通过高频谐波相位补偿弥补高频谐波的控制增益，有效拓展了大容量低开关频率谐波治理装置的控制带宽；本发明的控制方式简单、易于实现，谐波跟踪和补偿效果比传统无预测无相位校正的方法具有显著的优越性。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，涉及一种大容量低开关频率谐波治理装置的宽频带控制方法。

背景技术

随着微电网中谐波功率容量不断增大，谐波治理设备的装机容量也在迅速提升。传统补偿设备容量较小，大于200A的大容量谐波治理装置系统通常采用多个小容量谐波治理装置并联方案。单机大容量低开关频率谐波治理装置相比多台并联方案，有成本低、控制简单、不容易与电网发生谐振等优点。但单机大容量谐波治理装置通常需要工作在较低开关频率的条件下，容量和补偿频率范围也无法满足兆瓦级微电网系统需求。大容量的低开关频率谐波治理装置控制一直以来是一个难点，大电流器件需要在控制带宽和开关损耗之间做进行妥协。传统的大容量低开关频率谐波治理装置为补偿高频谐波均采用10k以上开关频率，但采用高开关频率会显著增加开关损耗，开关周期减小需要降低电流控制器的计算量。因为大电流产生的电感感应电动势相对较大，大电流系统采用高开关频率时需要较快的开通和关断过程，产生的瞬态电压对器件有更高要求。由于低开关频率对应采样延迟较大，导致整个系统的截止频率较低，高比例反馈控制无法有效实现，系统稳定性较差，因此针对大容量低开关频率谐波治理装置的宽频带控制是一项重要技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何设计一种大容量低开关频率谐波治理装置的宽频带控制方法，以解决大容量低开关频率谐波治理装置的补偿带宽限制的问题。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

一种大容量低开关频率谐波治理装置的宽频带控制方法，包括以下步骤：

S1、采集谐波治理装置并网点电压，对其采用SOGI滤波器的锁相环提取基波电压的频率和相位；采集逆变器直流侧电压，将直流额定值与实际值的差值输入PI直流控制器作闭环控制，PI直流控制器的输出作为基波电流幅值参考：将基波电流幅值参考乘以SOGI滤波器的锁相环提取的基波电压相位的正弦值，得到基波电流参考；

S2、采集负载电流并通过带相位校正二阶广义积分器提取负载各次谐波，对提取的各次谐波进行累加得到谐波电流参考，将基波电流参考和谐波电流参考相加后得到完整的电流参考信号；

S3、采集输出逆变电流，并将输出逆变电流和并网点电压的瞬时值进行一阶预测外插，输出逆变电流的外插值和电流参考之差通过比例控制加带相位补偿的多重准比例谐振控制器组成的电流环控制器，电流环控制器的输出结果加上并网节点电压的外插值得到调制波信号，将调制波信号输入PWM调制器调制为控制信号。

进一步地，步骤S1中所述的基波电流参考的计算公式如下：

其中，为基波电流参考，为基波电流幅值参考，θ_PCC为SOGI滤波器的锁相环提取的基波电压相位。

进一步地，所述的基波电流幅值参考的计算公式如下：

其中，G_DC(s)为PI直流控制器的传递函数，k_p,DC为PI直流控制器的比例系数，k_i,DC为PI直流控制器的积分系数，为直流侧电压设计额定值，V_DC,pre为直流侧电压实际值。