[發(fā)明專利]有源電力濾波器選擇性諧波補(bǔ)償控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310370760.7
• 申請日: 2013-08-22
• 公開（公告）號: CN103427419A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳錫忠
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波中睿電氣有限公司
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種諧波補(bǔ)償方法，特別是涉及一種有源電力濾波器選擇性諧波補(bǔ)償控制方法。

背景技術(shù)

隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種電力電子裝置的不斷出現(xiàn)和成熟，使柔性交流輸電、高電壓直流輸電、微電網(wǎng)和智能電網(wǎng)等成為可能。電力電子裝置的廣泛應(yīng)用也必將加重電網(wǎng)電能質(zhì)量問題。因此，研發(fā)高性能有源電力濾波器，以滿足諧波治理方面的需求具有重要意義。具有選擇性諧波補(bǔ)償策略APF具有靈活的補(bǔ)償功能：1）當(dāng)負(fù)載諧波電流超出APF的補(bǔ)償容量時，可以選擇只補(bǔ)償其中危害比較大的特征次諧波；2）在無源濾波器與APF配合使用的場合，APF只補(bǔ)償所需次數(shù)的諧波；3）選擇性避開對會引起系統(tǒng)諧振次數(shù)諧波進(jìn)行補(bǔ)償。目前，APF選擇性諧波補(bǔ)償策略的實(shí)現(xiàn)可歸為兩類：諧波指令選擇性提取和選擇性控制器設(shè)計。指令的選擇性提取可采用常規(guī)DFT和FFT算法及其改進(jìn)方法和基于諧波同步坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換方法。此類方法優(yōu)點(diǎn)是可以采用傳統(tǒng)控制方案，缺點(diǎn)是算法耗費(fèi)資源。選擇性控制器設(shè)計是將具有選頻特性環(huán)節(jié)直接嵌入到控制器中，具體為在各次諧波同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下設(shè)計積分控制器實(shí)現(xiàn)諧波分次控制；或者采用具有選頻特性的諧振或準(zhǔn)諧振控制器。以上兩種控制器方法本質(zhì)上是一致的。電網(wǎng)頻率波動時，諧振控制器失諧會導(dǎo)致控制器失去對設(shè)定的諧波頻率點(diǎn)的高增益和選擇性。

中國專利公開號：CN1411118A，公開日2002年12月6日，公開了一種有源電力濾波器的變流器直流側(cè)電壓閉環(huán)控制方法及系統(tǒng)屬于有源電力濾波器技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于：它是一種選擇性諧波檢測方法，它在檢測出第N次諧波有功和無功電流的直流分量后，再經(jīng)過延遲補(bǔ)償角變換矩陣CΔθ以求出兩相坐標(biāo)系電流，并從中減去直流側(cè)電壓調(diào)節(jié)信號Δip，以使得補(bǔ)償電流信號中包含一定的基波有功電流分量，其中，Δip是變流器直流側(cè)電容電壓的給定值和上述電容電壓反饋值之差再經(jīng)過一個PI調(diào)節(jié)器而得到的。它是一種建立在延時補(bǔ)償?shù)倪x擇性諧波方法上的直流側(cè)電壓控制方法，不僅可以像原有諧波檢測一樣很好地克服數(shù)字式控制器的延時，可耐受比傳統(tǒng)方法更長時間的延遲，而且也能完成傳統(tǒng)方法中對于直流側(cè)電壓的控制。專利《有源電力濾波器的變流器直流側(cè)電壓閉環(huán)控制方法和系統(tǒng)》是通過電壓N倍頻鎖相環(huán)，以及N倍頻選擇變換矩陣Cn來提取N次諧波，算法復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為解決目前的技術(shù)方案存在是通過電壓N倍頻鎖相環(huán)，以及N倍頻選擇變換矩陣Cn來提取N次諧波，算法復(fù)雜，且只能選擇性補(bǔ)償無功，不能對諧波進(jìn)行指定次補(bǔ)償?shù)膯栴}，提供一種算法簡單，省去復(fù)雜分次諧波檢測環(huán)節(jié)，直接通過核心控制器實(shí)現(xiàn)了對的諧波的指定次補(bǔ)償?shù)姆椒ā?/p>

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種有源電力濾波器選擇性諧波補(bǔ)償控制方法，采用本本法的硬件裝置包括采樣調(diào)理電路、核心控制電路、驅(qū)動電路和有源電力濾波器，核心控制電路包括諧波檢測裝置、諧波電流調(diào)節(jié)器、基波電流調(diào)節(jié)器和直流電壓調(diào)節(jié)器，包括以下控制步驟：

步驟一，由采樣調(diào)理電路采集電網(wǎng)電壓、負(fù)載電流、有源電力濾波器輸出電流和有源電力濾波器直流側(cè)電壓；

步驟二，將檢測到的負(fù)載電流通過諧波檢測裝置檢測出負(fù)載電流諧波分量，將負(fù)載電流諧波分量作為有源電力濾波器諧波電流指令，核心控制電路將所述諧波電流指令減去有源電力濾波器輸出電流，得到諧波電流誤差信號，利用諧波電流調(diào)節(jié)器對所述的諧波電流誤差信號進(jìn)行調(diào)節(jié)，得到指令信號諧波分量；

步驟三，核心控制電路將檢測到的有源電力濾波器直流側(cè)電壓減去直流側(cè)電壓設(shè)定值，得到直流電壓誤差信號；利用直流電壓調(diào)節(jié)器對所述的直流電壓誤差信號進(jìn)行調(diào)節(jié)得到有源電力濾波器同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下基波電流指令；將所述的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下基波電流指令經(jīng)反同步旋轉(zhuǎn)變換為ABC坐標(biāo)系基波電流指令；將所述ABC坐標(biāo)系基波電流指令減去有源電力濾波器輸出電流，得到基波電流誤差信號；利用基波電流調(diào)節(jié)器對所述的基波電流誤差信號進(jìn)行調(diào)節(jié)，得到指令信號基波分量；

步驟四，核心控制電路將電網(wǎng)電壓與指令信號諧波分量和指令信號基波分量相加，得到調(diào)制信號；核心控制電路使所述的調(diào)制信號與設(shè)定的三角載波信號進(jìn)行比較，生成開關(guān)信號通過驅(qū)動電路對有源電力濾波器中的開關(guān)管進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)的選擇性諧波補(bǔ)償控制。

本發(fā)明方法能夠在實(shí)現(xiàn)有源電力濾波器選擇性諧波補(bǔ)償；保證電網(wǎng)頻率波動情況下，有源電力濾波器補(bǔ)償精度；且本發(fā)明方法可采用C語言編程，在DSP（數(shù)字信號處理器）芯片上實(shí)現(xiàn)，實(shí)施簡易。