[發明專利]一種LCL有源電力濾波器控制方法

在審

• 申請號: 201510914905.4
• 申請日: 2015-12-13
• 公開（公告）號: CN106877325A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 田佳聰
• 申請（專利權）人: 田佳聰
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 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LCL有源電力濾波器，尤其涉及一種LCL有源電力濾波器控制方法。

背景技術

隨著大量非線性負載裝置在電網中的廣泛使用，電網中的諧波污染問題日益嚴重，諧波治理受到人們越來越多的重視。有源電力濾波器(active power filter，APF)與傳統的由電感、電容和電阻組成的無源電力濾波器相比，具有濾波特性好、體積小、應用靈活等特點。隨著半導體器件成本的降低，APF 逐漸成為電力系統諧波抑制的研究熱點和發展方向。

APF 常用的電流控制方法主要有滯環控制和同步旋轉坐標系下的PI 控制，二者各有優缺點。前者具有實現簡單、魯棒性好的優點，但不能做到無靜差控制，而且開關頻率不確定，給輸出濾波器的設計帶來困難；后者可以實現無靜差跟蹤，但由于APF 的誤差信號含有多個頻率正弦信號，因此需要進行多個頻率下的坐標變換，算法較為繁瑣。廣義積分控制可以在靜止坐標系下實現APF 的無靜差電流跟蹤控制，不需要進行坐標變換，算法實現較為簡單，受到國內外學者的重視。

為了抑制APF 開關頻率電流諧波，需要使用輸出濾波器，傳統的主要有L、LC 濾波器。近年來LCL 濾波器成為人們的研究熱點，其相對前者的突出優點是以較小的總電感量即可實現較理想的諧波抑制效果，成本優勢明顯，同時也提高了系統的動態性能，但需要加入阻尼控制。目前有無源阻尼和有源阻尼兩種方法，無源阻尼簡單可靠，但在高壓大功率場合下損耗嚴重。有源阻尼通過控制算法來避免諧振問題，主要有虛擬電阻法、狀態變量反饋法和基于遺傳算法的方法。

發明內容

為了克服系統中LCL濾波器諧振的難題，本發明提出一種LCL有源電力濾波器控制方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發明通過建立APF系統，分析電網參數攝動對廣義積分器和LCL 濾波器的影響。在此基礎上提出一種新的控制方法，包括基于參數在線調整的新型廣義積分器和基于滑模控制的新型有源阻尼兩個部分。

LCL有源電力濾波器控制方法包括有源電力濾波器系統、新型廣義積分器和新型有源阻尼三個部分。

所述有源電力濾波器系統由電壓源型逆變器和LCL輸出濾波器串聯組成，LCL濾波器用于濾除開關頻率處諧波。

所述新型廣義積分器采用參數在線調整側策略，能夠對各次諧波的增益不發生衰減。

所述新型有源阻尼采用滑模控制方式，能夠消除電網阻抗攝動對系統的影響。

本發明的有益效果是：基于參數在線調整的廣義積分器通過使其諧振頻率實時跟蹤諧波電流頻率的方法，在電網頻率漂移時仍可使APF 系統獲得很小的穩態誤差，可以同時具有良好的頻率選擇性和對電網頻率的魯棒性。對比無源阻尼和常規的有源阻尼，基于滑模控制的新型有源阻尼方法使APF 對電網阻抗具有良好的魯棒性，即電網阻抗在較大范圍內波動時仍能保證對諧振抑制的有效性和APF系統穩定。

附圖說明

圖1 LCL有源電力濾波器系統。

圖2 LCL有源電力濾波器的控制框圖。

圖3 新型廣義積分器。

具體實施方式

圖1中，有源電力濾波器系統由電壓源型逆變器和LCL輸出濾波器串聯組成，LCL濾波器用于濾除開關頻率處諧波。非線性負載為三相二極管整流橋帶阻感負載。圖1 中為電網阻抗；、和分別為逆變器側電感、網側電感和濾波電容；為電網電壓；、、(k =a、b、c)分別為電網電流、負載電流和濾波通道電流。APF 工作在受控電壓源模式，采用對電網電流is 進行閉環跟蹤的控制策略。由圖1 可知，、的作用相當于擾動。

圖2 中表示電流控制器環節，代表LCL 濾波器環節，采用基于瞬時無功功率的方法從電網電流中提取出基波分量，為要補償的電網諧波電流。

圖3中，首先令廣義積分器中的初值為，然后通過鎖相環實時跟蹤電網頻率，并將其輸出的頻率與50 Hz 相比較，當頻差的絕對值大于設定的誤差限時，則令當前的諧振頻率，否則令。由于控制器參數和實際中電流諧波頻率的頻差始終小于，因此基于參數在線調整的廣義積分器保證了電網頻率漂移時，廣義積分器對各次諧波的增益不發生衰減，改善了APF對電網主要次諧波電流的抑制效果。

采用一種基于滑模控制(sliding mode control，SMC)的新型有源阻尼方法，利用滑模控制魯棒性強的優點，來消除電網阻抗攝動對APF系統的影響。圖中，在LCL 有源電力濾波器的控制的基礎上串入滑模控制SMC實現有源阻尼控制。