[发明专利]电容中点式三相四线制SAPF混合无源非线性控制方法

说明书

本发明涉及一种电容中点式三相四线制SAPF混合无源非线性控制方法，包括：S1：获取谐波电流指令；S2：根据SAPF内直流侧上下桥臂电容电压获取直流侧总电压和直流侧电容电压差，再由总电压控制器和差压控制器得到总电压控制电流指令和差压控制电流指令；S3：获取参考电流指令；S4：PCC处三相电压和SAPF输出侧三相电感电流与参考电流指令一起输入电流内环无源控制器，得到dq0坐标系下SAPF的开关量；S5：得到三相静止坐标系下SAPF的开关量。与现有技术相比，本发明不仅能够对三相平衡系统的谐波和无功进行补偿，而且能够对电网不平衡时非线性负荷产生的零序谐波分量进行补偿，且动静态性能良好。

技术领域

本发明涉及微电网技术，尤其是涉及一种电容中点式三相四线制SAPF混合无源非线性控制方法。

背景技术

近年来，随着电力电子技术的发展，电力系统中半导体非线性负荷日益增多，这些负荷的引入会产生大量的谐波和无功，对电网的电能质量构成威胁。并联型有源滤波器(Shunt Active Power Filter,SAPF)作为一种性能理想的动态抑制谐波和补偿无功的新型电力电子装置，与传统的无源滤波器相比具有更好的补偿效果和经济效益，因而得到了广泛的应用。

三相三线制SAPF发展较为成熟，但其忽略了对零序分量的处理，三相四线制SAPF克服了这一缺点，不仅能够对三相平衡系统的谐波和无功进行补偿，而且能够对电网不平衡时非线性负荷产生的零序谐波分量进行补偿。目前三相四线制SAPF的主电路拓扑结构有电容中点式、四桥臂和3个单相全桥电路形式，其中电容中点式使用的开关器件最少，所需的成本最低。

目前SAPF的控制策略大致分为线性和非线性两类。其中，线性控制的设计主要依据局部线性化方法，但SAPF的动态方程是非线性的，因此该方法对SAPF的控制效果不佳。无源控制(Passivity-Based Control,PBC)是研究非线性系统稳定性的重要工具，是近年来研究的热点。对将PBC引入至电容中点式三相四线制的研究也尚处于起步阶段。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电容中点式三相四线制SAPF混合无源非线性控制方法，所解决的是减少/消除非线性负荷产生的谐波、零序和无功电流，同时维持直流侧电容总电压稳定且保持上下电容差压为0的技术问题，其中，基于注入阻尼式的无源控制内环，使被控量补偿电流完全解耦，能够改善系统的动静态特性；通过基于2阶低通滤波器控制的外环，能有效的使直流侧总电压维持在设定值，使上下电容差压保持0。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电容中点式三相四线制SAPF混合无源非线性控制方法包括以下步骤：

S1：三相线路电流经abc/dq0坐标变换、谐波电流指令提取后，得到dq0坐标系下谐波电流指令的dp0分量i_Ldh、i_Lqh和i_L0h；

S2：根据SAPF内直流侧上下桥臂电容电压V_dc1、V_dc2获取直流侧总电压∑V_dc和直流侧电容电压差ΔV_dc，直流侧总电压∑V_dc输入总电压控制器后得到总电压控制电流指令Δi_d，直流侧电容电压差ΔV_dc输入差压控制器后得到差压控制电流指令Δi₀；

S3：获取dq0坐标系下参考电流指令的dp0分量和满足以下公式：

S4：PCC处三相电压和SAPF输出侧三相电感电流经abc/dq0坐标变换后与dq0坐标系下参考电流指令一起输入电流内环无源控制器，得到dq0坐标系下SAPF的开关量S_d、S_q和S₀；