[發明專利]一種用于有源電力濾波器的諧波電流跟蹤控制方法

無效

• 申請號: 201310608811.5
• 申請日: 2013-11-25
• 公開（公告）號: CN103595051A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 譚光慧;譚敏剛;伍軍勝
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王斌

技術領域

本發明涉及諧波電流的跟蹤控制，尤其涉及一種有源電力濾波器諧波電流跟蹤控制方法。

背景技術

隨著電力電子技術的迅猛發展，各種非線性負載給電網帶來了大量的諧波污染。為了有效改善電能質量，傳統的無源電力濾波器的弊端越發凸顯，新型的有源電力濾波器（APF）技術應運而生。在APF技術中對于諧波電流的跟蹤控制是一個關鍵，也是一個難點。

目前主流的控制方法有三角波比較和滯環控制等方法。三角波比較PWM電流控制方法的最大優點是開關工作在固定頻率，但系統響應受電流反饋穩定性的限制，且容易受負載參數的影響。滯環控制PWM方法的優點是無穩定性問題、簡單易于實現且響應速度快，但其精度受環寬的影響，高精度會造成開關頻率過高，且環寬固定造成開關頻率變化較大。這些缺點都限制了兩種方法在某些場合的應用。

對系統諧波做FFT分析，一般情況下5次、7次、11次及13次諧波是諧波電流的主要成分。對主要次數諧波進行抑制、抵消后的電網波形已接近正弦，對于一般設備的工作已無影響。

發明內容

針對現有技術的不足，并結合理論分析的可行性，本發明提出一種對諧波電流分次跟蹤控制的方法，對電網中主要次數諧波進行跟蹤控制。

一種對諧波電流分次跟蹤控制的方法，包括諧波電流檢測計算模塊、PWM控制模塊、主電路功率模塊和驅動電路。本發明是在知曉指定次數諧波電流（幅值A_ihm、相位θ_ihm）的前提下，對指定次諧波電流進行抑制、抵消，即本發明著重于考慮對諧波電流的分次跟蹤控制方法。且通過控制，調節輸出補償電壓的大小可實現諧波抑制。

諧波電流檢測計算模塊是本發明的核心，完成對指定次諧波電流幅值、相位的檢測和計算，為PWM控制模塊產生PWM控制波形提供依據。PWM控制模塊是控制APF產生補償諧波電流的關鍵。PWM控制模塊、功率模塊和驅動電路配合諧波電流檢測計算模塊完成諧波電流的跟蹤補償。

本發明從諧波電流產生的根源諧波電壓的角度分析，通過對指定次數諧波電流的幅值A_ihm和相位θ_ihm與參考值比較產生PWM控制信號,控制逆變器產生相應的諧波電壓。其中A_ihm、θ_ihm對應于APF已發出的指定次補償諧波電流的實時參數，對應系統中指定次待補償諧波電流的實時參數。

諧波電流檢測、計算模塊，該模塊負責對負載電流進行實時跟蹤采樣，并根據實際需要，計算出指定次數的諧波電流電氣量，包括幅值和相位。

PWM控制模塊，將得出的指定次數諧波電流的幅值A_ihm、相位θ_ihm分別與參考值比較；其差值在經過PI調節器后與高頻三角波進行比較，經控制電路產生PWM控制信號。再由產生的PWM控制信號驅動主電路輸出電壓幅值和相位合適的指定次數（m次）諧波電壓，以抵消該次諧波。

有益效果：

這種方法可根據實際需要，對指定次數諧波進行抑制，具有一定的動態性能和控制精度，且PWM控制器開關頻率較低。適用于各種電壓型PWM脈寬調制變換器的跟蹤控制。

附圖說明

圖1是本發明實施例有源電力濾波器系統圖；

圖2是本發明實施例有源電力濾波器結構圖；

圖3是本發明實施例分次電流跟蹤控制原理圖；

圖4是本發明實施例有源電力濾波器主電路圖。

其中，圖1中，e_s為電網無窮大電源；L為系統內部阻抗；i_s、i_L分別表示系統電流、負載電流；Z_L為APF與電網并聯時的連接阻抗；V_s和V_o分別表示連接阻抗電網端、APF端電壓。