[發明專利]一種并聯型有源電力濾波器動態直流電壓的控制方法

無效

• 申請號: 201010100418.1
• 申請日: 2010-01-25
• 公開（公告）號: CN101789600A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 陳國柱;王智強;謝川;戴民孝;戴雋文;陳嘯宇
• 申請（專利權）人: 蘇州華辰電氣有限公司
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 馬明渡

技術領域

本發明涉及一種并聯型有源電力濾波器動態直流電壓的控制方法，尤其是 針對大容量并聯型有源濾波器裝置。本發明專利的技術主要用于大容量有源 濾波器裝置啟動，并網和負載切換等動態過程中對直流母線電壓穩定度要求 較高的場合。屬于有源電力濾波器技術領域。

背景技術

近年隨著現代電力電子技術的飛速發展和電網中非線性負載的激增，電網 電壓和電流波形畸變嚴重，導致電網中的諧波水平不斷升高。由于并聯型有 源電力濾波器非常適合補償電網中的諧波和無功電流，因此近年來得到了廣 泛地研究和使用。

三相三線并聯型有源濾波器(SAPF)系統的結構圖如圖1所示。其中帶 有串聯電阻和電感的三相二極管整流橋作為非線性負載；一個電壓源型的逆 變器(voltage?source?inverter，VSI)通過輸出濾波器連接到電網，二者構成并聯 型有源濾波器。圖中：u_g為電源相電壓，Lg為電源側內感，L_i為負載側進線 電感，C_dc為直流母線電容，RL為阻感負載，L₁、L₂和C構成LCL輸出濾波 器，Rd為阻尼電阻，i_L、i₂分別為負載電流和補償電流，us為電網電壓，udc 為直流電壓。

在實際應用中，無論并聯型APF工作于啟動過程或是正常運行過程，直流 電壓控制都是非常重要的。一方面，由于大容量并聯型APF的交流側濾波電 感通常很小，因此在啟動過渡過程中將產生很大的沖擊電流，同時引起直流 電容電壓的大幅過沖或跌落。另一方面，在正常運行過程中，由于直流側和 交流側的能量交換將導致直流側電壓波動，特別在負載切換時將導致直流電 壓大幅波動，嚴重時將威脅開關器件的安全。因此，在啟動，并網和負載切 換等動態過程中對直流母線電壓的控制是十分必要的。

對電壓環進行軟啟動最常用的方法有直流電壓指令緩增法，恒定有功電流 充電法，變PI參數法和模糊控制法。然而，這些方法通常都比較復雜且需要 電流環和電壓環的同時工作。另外，在電壓環軟啟動后通常沒有并網沖擊抑 制措施。通常因此有必要設計一種簡單有效的軟啟動和沖擊抑制方法。

在正常運行過程中，傳統的直流側電容電壓調節采用不控整流橋進行穩 壓，然而這種方法將導致直流電壓跟隨電網電壓波動而且大大增加了系統成 本。現在采用最多的方法是反饋直流電壓，利用PI控制器對其進行調節。這 種方法能獲得很好的穩態跟蹤性能，但是在負載切換過程中的動態性能不夠 理想，直流電壓波動過大。而且，由于PI控制器無法有效抑制直流側的電壓 諧波，這些電壓諧波將干擾電流內環的正常工作，惡化補償效果。有的文獻 提出了一種模糊控制策略，該控制策略能獲得比PI控制器更好的穩態性能且 易于設計，然而其動態性能也不能令人滿意。其他的一些控制策略如自適應 濾波器、非線性PID控制器等在實際應用中非常難于設計。中國發明專利(專 利號為02153872.7，名稱為“有源電力濾波器的變流器直流側電壓閉環控制 方法和系統”)公開的一種直流側電壓控制方法，能夠克服數字式控制器延時 對直流電壓控制的影響，但并未解決動態過程中直流電壓控制的一些核心問 題。

發明內容

本發明目的是提供一種并聯型有源電力濾波器動態直流電壓的控制方法， 其目的是提供一種動態直流母線電壓控制方法能保證大容量有源濾波器裝置 在啟動，并網和負載切換等動態過程中對直流母線電容電壓都保持很高的穩 定度。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種并聯型有源電力濾波 器動態直流電壓的控制方法，其特征在于：

步驟1、來自電網的充電電流經接觸器、限流電阻、網側電感、變流器側 電感和不控整流橋對直流側電容進行預充電；

步驟2、所述不控整流橋下橋臂的開關由控制器發出的脈沖信號關斷，該 不控整流橋上橋臂的開關在控制器發出的開關脈沖信號控制下開啟，該開關 脈沖信號的占空比從0線性地增加到一個固定值；然后以該固定值對直流側 電容持續充電；

步驟3、將下橋臂的開關與上橋臂的開關同時關斷，充電電流在電網電壓 和所述網側電感、變流器側電感共同作用下，將存儲在所述網側電感、變流 器側電感中的能量通過所述不控整流橋的反并二極管以充電電流形式向直 流側電容轉移，直到直流側電容的電壓達到期望電壓值；