[發明專利]單相并聯型有源電力濾波器的單環控制算法

有效

• 申請號: 201610031321.7
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN105977979B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 唐雄民;方亦超;陳思哲;張淼
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司44228
• 代理人: 劉媖

技術領域

本發明涉及有源電力濾波器控制技術，具體地說，涉及一種單相并聯型有源電力濾波器的單環控制算法。

背景技術

隨著現代工業發展，電力電子裝置和非線性負載的廣泛應用產生了大量的諧波，導致電力系統中諧波電流成分迅速增長，電流波形畸變，加大了線損和用電設備的損耗，系統功率因數急劇降低，嚴重影響電網電能質量。

傳統的無源濾波器越來越不能滿足諧波治理的要求。隨著數字信息處理技術的提高和電力電子技術研究的深入，有源電力濾波器開始得到應用。有源電力濾波器通過產生與負載諧波反相幅值的補償電流抵消負載產生的諧波，從而抑制負載產生的諧波污染電網，克服了無源濾波器的一些缺點，而且能夠實現自動適應電網諧波頻次的變化。而且，一般情況下，有源電力濾波器通常采用雙閉環控制策略。其中內環控制有源電力濾波器產生的補償電流，外環控制直流側電壓恒定。

比如可參見題目為《單相并聯型有源濾波器的自適應控制方法》中國發明專利申請201210308107.3。該申請所稱方法基于SAFT(單相并聯型有源濾波器)的近似線性動態模型，參考自適應理論進行控制，建立跟蹤參考模型的自適應律，使SAFT輸出能夠補償電路諧波和無功電流，實現對畸變電流的補償，減小并消除電路諧波和無功功率。

眾所周知，傳統的雙閉環結構多采用諸如單周控制、重復控制、滑膜控制，或者基于李雅普諾夫方程控制等方法，實現APF(有源濾波器)的控制。然而，這些現有技術的控制方法都存在某些固有缺陷。例如單周控制方式容易受到外界條件影響，以及存在功率開關管工作頻率不恒定的問題。又比如重復控制方式，則存在控制系統響應速度慢，以及控制器參數難以確定的問題。再如滑膜控制方式，該種方式存在固有抖振的問題。至于基于李雅普諾夫方程的控制方式，明顯地存在算法實現復雜的問題。

此外，以上諸種控制策略不但使算法參數設置困難，而且大大增加了每一個控制周期所需的時間。為解決上述各自存在的個性和共性問題，分別采取了相應的改善措施。一般而言，上述現有技術針對前述各自存在的個性方面的問題，可以使用一定的預測手段，簡化控制參數；而針對它們共性方面的問題，都選用速度更快的數字信號處理器處理。

發明內容

本發明目的在于提供一種單相并聯型有源電力濾波器的單環控制算法，大大縮短控制周期，以及使控制算法得到簡化。

本發明的單環控制算法是基于功率預測技術得以實現的，其中取消傳統并聯型有源電力濾波器中所必須要的電壓調節環節，實現控制策略由雙閉環控制簡化為單閉環控制。

按照本發明的單相并聯型有源電力濾波器的單環控制算法，依序執行如下步驟：

步驟1：通過直流電壓檢測環節，采集相鄰三個控制時刻、和時的單相并聯型有源電力濾波器直流側電容上的電壓值、和；

步驟2：由表達式和求取相鄰兩個控制周期內直流側的電容能量變化量和后，利用相鄰控制周期內電容有功功率波動為一恒定值及這些約束關系，代入等式，求取第個控制周期內單相并聯型有源電力濾波器吸收的有功功率；

步驟3：通過數據采集獲得的時刻的負載電流和單相電網電壓，利用數字鎖相環形成滯后和的虛擬量和；

步驟4：利用計算時刻負載側的瞬時有功功率；

步驟5：采用低通濾波算法獲得的直流分量；

步驟6：利用等式獲得電流環的給定指令；

步驟7：與經過低通濾波器采集獲得的時刻單相并聯型有源電力濾波器的電流輸出值相減后，進入數字化PI控制器；

步驟8：PI控制器輸出值與相減后，形成單相全橋逆變單元的調制信號；

步驟9：由調制信號生成單相全橋逆變單元的驅動脈沖。

采用上述本發明的單相并聯型有源電力濾波器的單環控制算法，能夠將APF的控制結構由傳統的控制電流和電壓的雙環結構變成了只需控制電流的內環結構，因而具有控制參數設定簡單、系統動態響應速度快和魯棒性強的技術特性。適合實際工程應用中使用。

另外，按照上述本發明的單環控制算法，求取補償電流指令的表達式具有實時性好，準確性好的特點。

附圖說明

為進一步說明本發明，以下將結合附圖并通過具體實施例，詳細描述上述單相并聯型有源電力濾波器的單環控制算法，其中，

圖1示出本發明基于單環控制算法的單相并聯型APF的工作原理圖；

圖2 示出本發明基于單環控制算法的單相并聯型APF算法一種具體實施例的方框圖。

具體實施方式

圖1 示出本發明基于單環控制算法的單相并聯型APF的工作原理圖。