[發(fā)明專(zhuān)利]一種任意電網(wǎng)電壓下有源電力濾波器補(bǔ)償電流控制模型和方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910042576.3
• 申請(qǐng)日: 2009-01-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101478161A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡志坤;桂衛(wèi)華;胡錳洋;陽(yáng)春華;何多昌;孫克輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/12
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/12;H02J3/01
• 代理公司: 中南大學(xué)專(zhuān)利中心
• 代理人: 胡燕瑜

[技術(shù)領(lǐng)域]本發(fā)明涉及有源電力濾波器補(bǔ)償電流控制方法，特別是一種非理想電壓條件下有源電力濾波器補(bǔ)償電流控制方法。?

[背景技術(shù)]

配電網(wǎng)中整流器、變頻調(diào)速裝置、電弧爐以及各種電力電子設(shè)備的應(yīng)用不斷增加，這些負(fù)荷的非線(xiàn)性、沖擊性和不平衡性的用電特征，對(duì)供電質(zhì)量造成了嚴(yán)重的污染，已成為影響電能質(zhì)量的主要原因。他們將產(chǎn)生的大量諧波和無(wú)功注入電網(wǎng)，電網(wǎng)的電壓已被污染成非正弦、不對(duì)稱(chēng)的非理想電壓源，嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全和用電設(shè)備的使用壽命。有源電力濾波器(Active?PowerFilter，APF)因?yàn)槠渚哂型瑫r(shí)補(bǔ)償諧波和無(wú)功電流、響應(yīng)快、受電網(wǎng)阻抗影響小、不容易與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振、跟蹤電網(wǎng)頻率變化、補(bǔ)償性能不受電網(wǎng)頻率變化的影響等優(yōu)點(diǎn)，成為諧波治理的一個(gè)重要手段，而電流跟蹤控制的性能直接決定了有源電力濾波器是否實(shí)用。?

目前并聯(lián)型有源電力濾波器在應(yīng)用中占主導(dǎo)地位，主電路多采用并聯(lián)電壓型逆變電路。應(yīng)用較多的補(bǔ)償電流控制方法有：滯環(huán)電流控制法、三角載波調(diào)制法、空間矢量調(diào)制法和無(wú)差拍控制法。滯環(huán)電流控制和三角載波調(diào)制法多采用模擬元件實(shí)現(xiàn)，調(diào)試?yán)щy、性能對(duì)元件參數(shù)敏感、抗干擾能力差。滯環(huán)電流控制的開(kāi)關(guān)頻率不穩(wěn)定，高頻紋波較大。三角載波調(diào)制法雖然具有穩(wěn)定的開(kāi)關(guān)頻率，但響應(yīng)速度慢，精度較低。數(shù)字信號(hào)處理器技術(shù)的迅速發(fā)展保證了控制器實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)還可提供較高的計(jì)算精度，為APF的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)提供了條件。基于數(shù)字化控制的空間矢量調(diào)制法可以提高直流利用率并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的開(kāi)關(guān)頻率，但需要較為復(fù)雜的坐標(biāo)變換，尤其在數(shù)字化控制中復(fù)雜計(jì)算造成的延遲誤差不利于對(duì)指令電流的準(zhǔn)確跟蹤。無(wú)差拍控制方法具有優(yōu)越的動(dòng)態(tài)性能，克服了采樣和計(jì)算延時(shí)的影響，但計(jì)算量大，導(dǎo)致被補(bǔ)償量的預(yù)測(cè)周期增大，容易引起較大的預(yù)測(cè)誤差。現(xiàn)有采用空間矢量調(diào)制和無(wú)差拍控制方法的模型多基于電網(wǎng)電壓對(duì)稱(chēng)的假設(shè)，實(shí)際應(yīng)用中補(bǔ)償效果較差，而考慮非理想電壓因素的系統(tǒng)模型較為復(fù)雜，運(yùn)算量大，對(duì)控制器性能要求較高，系統(tǒng)的穩(wěn)定性往往得不到保證。?

[發(fā)明內(nèi)容]?本發(fā)明的目的在于提供一種在非理想電壓條件下并聯(lián)電壓型有源電力濾波器補(bǔ)償電流的數(shù)字化控制策略。該策略控制精度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，降低了有源電力濾波器數(shù)字化控制中計(jì)算延遲和預(yù)測(cè)誤差的影響。在畸變不對(duì)稱(chēng)的電壓條件下，補(bǔ)償電流仍然能夠準(zhǔn)確跟蹤指令電流的變化，穩(wěn)態(tài)精度高，并適用于負(fù)載發(fā)生突變的環(huán)境。?

本發(fā)明的特征在于：結(jié)合了無(wú)差拍控制的實(shí)時(shí)性和空間電壓矢量的精確性，將無(wú)差拍指令電壓預(yù)測(cè)值作為空間電壓矢量PWM的輸入進(jìn)行PWM調(diào)制，并利用補(bǔ)償電流來(lái)校正指令電壓的預(yù)測(cè)值，提高了系統(tǒng)的預(yù)測(cè)精度，利用簡(jiǎn)單規(guī)則簡(jiǎn)化空間電壓矢量的定位過(guò)程和優(yōu)化固定開(kāi)關(guān)矢量的作用時(shí)序，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。?

該控制方法包括以下步驟：?

(1)建立有源電力濾波器的電路模型并得出三相回路方程。根據(jù)檢測(cè)到的指令電流i_cj^*，j＝a，b，c，通過(guò)回路方程得出有源電力濾波器的理論輸出電壓u_jo^*表達(dá)式。?

ujo*=Ldicj*dt+usj]]>

其中u_sj表示三相電源電壓。?

(2)對(duì)理論輸出電壓表達(dá)式進(jìn)行離散化，設(shè)當(dāng)前時(shí)刻為k時(shí)刻，根據(jù)離散化的電壓表達(dá)式得出k+1時(shí)刻的電壓表達(dá)式。?