[发明专利]PI-PCI控制器作用于四桥臂有源电力滤波器的电流控制方法

摘要

本发明涉及一种PI‑PCI控制器作用于四桥臂有源电力滤波器的电流控制方法，属于电能质量治理技术领域；该方法首先对传统的PCI控制器进行改进，增大其带宽以适应电网频率的波动；然后针对跟踪电流中含有较多谐波的情况，设置6种频率的PCI控制器，并将这6组PCI控制器与PI控制器进行并联融合，构成PI‑PCI控制器；最后根据控制器特点和稳定性分析进行PI‑PCI控制器的参数设定；本发明的PI‑PCI控制器不但可以有效解决三相负载不平衡问题，还能对负载突变和电网频率波动具有良好的鲁棒性。

主权项

1.PI‑PCI控制器作用于四桥臂有源电力滤波器的电流控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：对传统的PCI控制器进行改进，并增大其带宽；S2：针对跟踪电流中含有多种谐波的情况，设置6种频率的PCI控制器；S3：将S2中的6组PCI控制器与PI控制器进行并联融合，构成PI‑PCI控制器；S4：根据PI‑PCI控制器特点进行参数设定和稳定性分析，计算得到PI‑PCI控制器参数；所述S1具体为：对传统PCI控制器进行改进，使其适应电网频率的波动，改进后的PCI控制器的传递函数G'(s)为式中，k_p、k_i分别表示改进PCI控制器的比例和积分系数，ω_c表示截止频率，ω₀为基波频率，s、j是复频域下的变量，s为复频率，j为复数单位；所述S4具体包括以下步骤：S401：在PI控制器参数的设定时，将系统传递函数降为二阶进行参数设计，得到PI控制器的比例和积分系数分别为k_pl＝8，k_il＝800；S402：在PCI控制器参数设计中，采用控制变量法分析k_ih、k_ph、ω_c对控制器性能的影响，得到PCI的参数具体数值；1)令h＝1，根据积分系数k_ih变化时改进PCI控制器的频率特性，选择参数k_i1＝100；2)令h＝1，根据截止频率ω_c变化时改进PCI控制器的频率特性，取k_p1＝0，将s＝jω代入公式得：式(1)中，k_pl和k_il分别是PI控制的比例和积分系数，ω_c表示截止频率，ω₀为基波频率；根据带宽的定义，改进PCI控制器满足：|G(jω)|＝0.707k_i  (2)对式(2)进行求解得到：根据式(3)得到改进PCI控制器的带宽为d＝ω₀/2π(ω₀/ω_c)＝ω_c/2π；电网频率最大波动范围是‑0.5Hz～+0.5Hz，则改进PCI控制器的带宽d＝1.0Hz，截止频率ω_c＝6.28rad/s；3)针对3次谐波的改进PCI控制器进行积分系数k_p3的设定，设改进PCI控制器传递函数为：根据四桥臂有源电力滤波器电流控制模型可知，当系统采用PI‑PCI控制器时，I_o到I_r的闭环传递函数为：其中G₀(s)为四桥臂逆变器的传递函数，G₀(s)＝1/Ls+R；G_PWM(s)是SVPWM的传递函数，G_PWM(s)＝1/1.5Ts+1；将G_PCI‑3(s)代入式(5)，得到电流控制的开环方程为：在设定改进PCI控制器的比例参数k_p3时，将积分系数k_i3设为0，代入式(6)得：基于二价最优理论，当阻尼比ξ＝0.707时，超调量σ＝4.32％，此时开环增益为：将L＝2mH，T＝0.0001s代入式(8)，得到改进PCI控制器比例系数k_p3＝6.66；同理计算获得其它频率的改进PCI控制器参数；所述6组改进PCI控制器的积分和比例系数设置不限，截止频率ω_c根据允许的频率偏差进行计算。