[發明專利]一種有源濾波和無功補償裝置的直接功率控制方法

無效

• 申請號: 201210422068.X
• 申請日: 2012-10-30
• 公開（公告）號: CN102916428A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 李軍;陳曉菊;黃晶晶;王在福;李祥;陳曉妍
• 申請（專利權）人: 李軍
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種有源濾波和無功補償裝置的控制方法，尤其是一種有源濾波和無功補償裝置的直接功率控制方法，屬于供電技術領域。

背景技術

據申請人了解，現有技術中的有源濾波和無功補償裝置控制方法有如下兩類：

1)i_p-i_q法：以諧波電流信號為控制目標，根據負載電流的實時檢測信號，通過指令電流運算電路，利用坐標變換理論得出需要補償的指令電流，通過電流跟蹤控制電路產生與指令電流大小相等、方向相反的電流注入裝置接入點，以達到濾除諧波的目的(參見圖1)。

由于i_p-i_q法沒有直接使用系統電壓信息，只是借助于構造的正弦和余弦函數，以實現在與三相基波電流的合成矢量同步的旋轉坐標系下的Park變換，因此，其檢測結果的精度不受系統電壓波形畸變的影響。i_p-i_q法雖然可有效抑制非線性負載產生的諧波電流，在實際中也得到了廣泛應用。但該方法要求由正弦和余弦函數合成的綜合矢量與三相基波正序電壓的合成矢量同步且同相位，否則，基波正序無功分量的檢測精度將受到相位差的影響。此外，控制系統中多次采用坐標變換和反變換，影響了系統的實時性。

2)p-q法：以諧波功率為控制目標。根據瞬時功率理論，將實時檢測的系統電壓和負載電流信號經過坐標變換后進行瞬時功率計算，然后通過低通濾波器(LPF)和簡單的數學運算即可得到負載側諧波電流產生的有功功率和無功功率，以此作為有源濾波和無功補償裝置的參考功率。同時，對裝置的輸出電流進行實時采集，經過坐標變換和瞬時功率計算得到裝置輸出的實際有功和無功功率。將參考功率與實際功率的偏差送入直接功率控制器(參見《電壓型PWM整流器的非線性控制》第三章王久和著，機械工業出版社，2008年)以控制裝置主電路使其輸出的實際功率跟蹤參考功率信號，達到消除諧波的目的(參見圖2)。

p-q法的核心思想(參見論文：基于直接功率控制的并聯有源電力濾波器，作者黃崇鑫，王奔，錢碧甫，鮑鵬，《電測與儀表》，2009年第5期)是根據所定義的瞬時功率波動部分為諧波電流和系統電壓作用的結果來提取諧波分量，該方法在系統三相電壓對稱不含諧波時可準確檢測出瞬時功率的諧波分量，但在電網電壓本身存在畸變時檢測誤差較大，其檢測精度受電網電壓質量的影響。此外，由于多次采用坐標變換和瞬時功率計算，因此控制系統復雜，響應速度較慢。

發明內容

本發明的目的在于：針對上述現有技術存在的缺點，提出一種無需坐標變換、控制相對簡單的有源濾波和無功補償裝置的直接功率控制方法，從而提高響應速度。

為了達到以上目的，本發明的有源濾波和無功補償裝置的直接功率控制方法在含有AD采樣調理電路和信號同步電路共同構成的信號采樣處理電路、內含低通濾波器的FPGA(Field-Programmable?Gate?Array，即現場可編程門陣列)構成的基波功率檢測電路、主控CPU構成的直接功率控制器、全控電力電子器件構成的有源濾波和無功補償主電路的控制電路中，所述信號采集處理電路的三相電流、三相電壓信號采集端分別通過電流和電壓互感器與三相供電線路耦合，所述信號采集處理電路的信號輸出端分別接所述基波功率檢測電路和直接功率控制器的對應輸入端，所述基波功率檢測電路的處理信號輸出端接直接功率控制器的對應輸入端，所述直接功率控制器的控制信號輸出端通過驅動電路接主電路中各全控電力電子器件的受控端，用以控制主電路各全控電力電子器件的通斷，實現直接功率控制；其控制步驟如下：

第一步、所述電壓和電流互感器將采集獲得的供電線路網側電壓u_sa、u_sb、u_sc及網側電流i_sa、i_sb、i_sc的實時采樣值輸送到作為基波功率檢測電路的FPGA；

第二步FPGA計算供電線路的實際有功功率P_s和無功功率Q_s；通常按下式計算：

P_s＝u_sai_sa+u_sbi_sb+u_sci_sc