[實用新型]一種基于滑模控制專用于汽車充電站的有源濾波器

有效

• 申請號: 201320459659.4
• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN203423489U
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 趙偉;孟金嶺;肖勇
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑

技術領域

本實用新型涉及一種濾波器，具體為一種基于滑模控制、專用于汽車充電站諧波治理的有源濾波器。

背景技術

電動汽車由于其低碳節能等顯著的特點，因此成為我國發展低碳經濟、促進節能減排的重要產業發展方向。目前電動汽車產業已經成為我國新能源汽車產業的重要組成部分，以電動汽車為核心的產業鏈條已經凸顯。隨著電動汽車的推廣，逐漸完善充電配套設施成為不可或缺的前提條件。充電機作為充電站的關鍵設備，是一種由電力電子裝置組成的高度非線性負荷；對供電系統產生諧波污染，影響電網電能質量，甚至對電力系統安全、穩定、經濟運行構成潛在威脅；因此研究充電站的諧波特性并采用科學有效的治理措施勢在必行。

目前，諧波治理措施主要分為三種。第一種是從受到諧波影響的設備或系統出發的受端治理方式；第二種是主動治理方式，從諧波源本身出發，電力系統保護與控制在直流側減少諧波的產生，主要包括多脈整流、多電平變流、功率因數校正等方法；第三種則是采用外加濾波器的被動治理法，包括無源電力濾波、有源電力濾波。由于無源濾波技術容易與電網阻抗發生串、并聯諧振，導致諧波放大和共振，且只能濾除特定次諧波，不能跟隨諧波成分的變化；而有源濾波器具有響應速度快，跟蹤精度高，能夠補償各次諧波的優點，因此對充電站諧波治理具有很好的適用性。

不同的控制策略在有源濾波器(APF)中得到了應用，如脈沖寬度調制PWM技術、三角載波電流控制、滯環比較控制、空間矢量調制等。而滑模控制（Sliding?Mode?Control，SMC）由于具有強魯棒性，開關頻率較低，損耗小等優點，在APF應用中得到了關注。不同的滑模控制設計方法應用于APF。

但是，至今未見到推廣應用于充電站諧波抑制的有源濾波器。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題，就是提供一種考慮充電站諧波特性的汽車充電站有源濾波器。

解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：

一種基于滑模控制專用于汽車充電站的有源濾波器，包括電動汽車充電站諧波源31、諧波電流檢測模塊32、有源濾波器模塊APF33，以及由滑模面選擇σ(X)34和滑模控制策略模塊35依次連接構成的滑模控制模塊，電動汽車充電站諧波源側的三相負載電流為I_la、I_lb、I_lc，三相網側電流I_sa、I_sb、I_sc經諧波電流檢測模塊、滑模控制模塊控制APF33開關元件，通過APF33三相相電流i_a、i_b、i_c,實現對諧波電流的補償，其特征是：所述的有源濾波器模塊為電壓型并聯有源濾波器，有源濾波器主電路由6個用反并聯二極管構成的開關元件Q1，Q2,Q3、Q4、Q5、Q6組成三相電壓型橋式逆變電路，逆變電路一端經電感L連接至電網側、另一端連接直流側電容C。

滑模控制（以a相為例）如圖3所示，其組成和連接關系為：

以諧波電流iah1、APF相電流ia2、直流側電壓Udc3和電網側電壓usa4作為輸入；

諧波電流iah1與APF相電流ia2分別輸至第一差值模塊5，第一差值模塊5與正值模塊6、負值模塊7一起輸至符號選擇模塊8；

直流側電壓Udc3和0.008乘積因子模塊09一起輸至除法模塊10，除法模塊10的輸出經第一飽和模塊11后輸出至20倍增益模塊12乘以20；

20倍增益模塊12與符號選擇模塊8的輸出至第一乘積模塊13；

第一飽和模塊11的輸出經10倍增益模塊19后和第一差值模塊5的輸出一起至第二乘積模塊20；

電網側電壓usa4的輸出經1/L增益模塊14后和諧波電流iah1的輸出經微分模塊15、第二飽和模塊16后的信號一起輸至第二差值模塊17，第二差值模塊17的輸出和第一飽和模塊的輸出一起至第三乘積模塊18；

第一至第三乘積模塊的輸出一起至求和模塊21，最后輸出Sa22。

原理：

以諧波電流i_ah、APF相電流i_a間的誤差信號（e_x）作為滑模面切換函數，再乘以通過符號選擇函數實現滑模動態切換（L為電感值，U_dc為直流側電容電壓，ε為一常數，取20）；取i_ah的一階微分，并乘以系數再加上（u_sa為a相電網側電壓）以及誤差信號與（k為一常數，取10）的乘積。