[發(fā)明專利]基于周期離散控制及平均電流補(bǔ)償逆控制的有源濾波器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910197429.3
• 申請(qǐng)日: 2009-10-20
• 公開（公告）號(hào): CN102044874A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 舒曉瓊;舒觀瀾;戴維
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海利思電氣有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/01
• 分類號(hào): H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有源濾波器，尤其是涉及一種基于周期離散控制及平均電流補(bǔ)償逆控制的有源濾波器。

背景技術(shù)

電力有源濾波器(Active?Power?Filter，縮寫為APF)是治理電力系統(tǒng)諧波、改善電能質(zhì)量的有效措施。與傳統(tǒng)的無源濾波器(Passive?Filter，縮寫為PF)相比，電力有源濾波器具有能補(bǔ)償各次諧波、抑制閃變、補(bǔ)償無功，自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償變化的諧波等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，電力電子器件的導(dǎo)通容量、開關(guān)頻率等性能大大提高，PWM控制技術(shù)也日趨成熟，采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和先進(jìn)控制理論的電力有源濾波器技術(shù)對(duì)電網(wǎng)諧波進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)補(bǔ)償，可視為現(xiàn)在解決諧波污染問題的最有效和最具潛力的途徑。目前，電力有源濾波器已成為電力電子技術(shù)領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)，許多國(guó)家已將有源電力濾波器作為改善電能質(zhì)量的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)和措施，在我國(guó)也具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

非線性負(fù)荷產(chǎn)生的諧波和無功電流對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染，將對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)、供電部門和電力用戶帶來嚴(yán)重的危害。目前普遍采用的并聯(lián)型無源濾波器存在著濾波效果差、對(duì)電網(wǎng)參數(shù)敏感、元件體積龐大，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致串并聯(lián)諧振事故等缺陷。采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和先進(jìn)控制理論的電力有源濾波器技術(shù)對(duì)電網(wǎng)諧波進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)補(bǔ)償，可視為現(xiàn)在解決諧波污染問題的最有效和最具潛力的途徑。與傳統(tǒng)的無源濾波器相比，電力有源濾波器具有能補(bǔ)償各次諧波、抑制閃變、補(bǔ)償無功，自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償變化的諧波等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

電力有源濾波器系統(tǒng)主要由兩大部分組成，即指令電流運(yùn)算電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路(由電流跟蹤控制電路、驅(qū)動(dòng)電路和主電路三部分構(gòu)成)。

指令電流運(yùn)算電路的功能主要是從負(fù)載電流i_L(t)中分離出諧波和無功電流i_Lq(t)和基波有功電流i_Lp(t)，然后將其反極性作用后發(fā)生補(bǔ)償電流的指令信號(hào)i_C(t)＝i_Lq(t)。電流跟蹤控制電路的功能是根據(jù)主電路產(chǎn)生的補(bǔ)償電流i_C，計(jì)算出主電路各開關(guān)器件的觸發(fā)脈沖，此脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后作用于主電路，產(chǎn)生補(bǔ)償電流i_c(t)，

i_s(t)＝i_L(t)-i_C(t)＝i_Lp(t)+i_lq(t)-i_C(t)＝i_LP(t)

即電源電流i_s(t)中只含有基波的有功分量i_Lp(t)，從而達(dá)到消除諧波與進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)哪康摹８鶕?jù)同樣的原理，電力有源濾波器還能對(duì)不對(duì)稱三相電路的負(fù)序電流分量進(jìn)行補(bǔ)償。附圖1中C₁和L₁構(gòu)成一無源濾波電路，可以濾除PWM輸出的高頻開關(guān)紋波，L₁同時(shí)起著將直流側(cè)PWM電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成補(bǔ)償電流i_C的作用。C為直流側(cè)儲(chǔ)能元件，串聯(lián)電阻R代表有源濾波器損耗。開關(guān)器件S1～S4采用IGBT和二極管反并聯(lián)構(gòu)成。

電力有源濾波器的主電路一般由PWM逆變器構(gòu)成。根據(jù)逆變器直流側(cè)儲(chǔ)能元件的不同，可分為電壓型APF(儲(chǔ)能元件為電容)和電流型APF(儲(chǔ)能元件為電感)。電壓型APF在工作時(shí)需對(duì)直流側(cè)電容電壓控制，使直流側(cè)電壓維持不變，因而逆變器交流側(cè)輸出為PWM電壓波。電壓型APF的優(yōu)點(diǎn)是損耗較少，效率高，是目前國(guó)內(nèi)外絕大多數(shù)APF采用的方式。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于周期離散控制及平均電流補(bǔ)償逆控制的有源濾波器。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種基于周期離散控制及平均電流補(bǔ)償逆控制的有源濾波器，其特征在于，該濾波器包括基于周期離散控制的直流側(cè)電壓環(huán)控制模塊、基于平均電流補(bǔ)償逆控制的電流環(huán)控制模塊，所述的基于周期離散控制的新型直流側(cè)電壓環(huán)控制模塊包括周期離散控制模塊、數(shù)字鎖相環(huán)模塊，所述的周期離散控制模塊直接對(duì)直流側(cè)電容電壓進(jìn)行控制，所述的數(shù)字鎖相環(huán)模塊對(duì)電源電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，所述的基于平均電流補(bǔ)償逆控制的電流環(huán)控制模塊包括控制器、非線性平均電流模型、PWM、逆變器。

所述的基于平均電流補(bǔ)償逆控制的電流環(huán)控制模塊利用直流側(cè)電壓與電源電壓的測(cè)量值。

所述的非線性平均電流模型可得到的下一周期補(bǔ)償電流的校正值，該校正值與濾波器輸出電流測(cè)量值之和作為輸出電流的反饋值。