[發明專利]一種新型單相三電平有源電力濾波器控制方法

在審

• 申請號: 201610577698.2
• 申請日: 2016-07-21
• 公開（公告）號: CN107645161A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 申茂軍
• 申請（專利權）人: 申茂軍
• 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

本發明屬于諧波抑制領域，尤其涉及一種基于滑模控制策略的單相三電平有源電力濾波器控制方法。

背景技術

近年來，大量的非線性負載投入到電網中去，從而使得電力系統電壓、電流波形發生畸變。有源電力濾波器（APF）作為一項動態抑制諧波和無功的措施得到了廣泛的研究和應用。它既可以抑制諧波，又可以補償無功，與無源濾波器相比，其補償的實時性和準確性更好。

目前國內外對有源電力濾波器的研究主要集中在三相，且大多數是兩電平，而對單相三電平APF的研究則不夠深入和廣泛。隨著越來越多的單相電力電子設備的使用，單相設備對電網的危害越來越嚴重，而三電平有源電力濾波器在高電壓、大功率方面得到了越來越廣泛的重視，是目前的研究熱點。因此，有必要研究一種良好的單相三電平APF控制策略來抑制電網諧波。

滑模控制又稱變結構控制，最早由前蘇聯學者在20世紀50年代提出來。滑模變結構控制的最大優點在于它的魯棒性和快速的動態響應。國內外學者自20世紀80年代以來就進行了大量研究，已發表了大量的學術論文。其中大多數都是將滑模控制技術應用在三相有源電力濾波器中，并取得了良好的控制效果，而其在單相有源電力濾波器中的應用相對較少。

發明內容本發明就是針對上述問題，設計了一種新型單相三電平有源電力濾波器控制方法，該方法將單相有源電力濾波器與滑模變結構控制技術相結合，通過建立單相有源電力濾波器的統一數學模型分析其控制矢量圖，然后計算等效控制量，根據等效控制量推導對應的矢量選擇規則，使電源電流為正弦波。通過對小矢量的選取把中點電流的積分值限制在極小的范圍之內，使上下電容電壓保持相等，從而使直流側電容電壓保持均衡。

本發明采用的技術方案是，一種新型單相三電平有源電力濾波器控制方法，包括滑模變結構控制、直流側電壓控制、電容均壓控制。所述的滑模變結構控制，基本要求可以概括為存在性和可達性，存在性是指選取滑模函數使控制系統在滑模面上漸進穩定；可達性是指確定控制作用使所有運動軌跡在有限的時間內達到滑模面。

所述的直流側電壓控制，將直流側電壓的給定值與測量值相減，再經過PI調節，得到調節信號，把它疊加到瞬時有功電流上去，這樣指令電流中包含一定的基波有功分量，從而使得有源電力濾波器的直流側與交流側交換能量，將直流側電容電壓調節到給定值。

所述的電容均壓控制，目的不僅是要維持2個電容電壓之和保持不變是維持2個電容電壓相等。

本發明的有益效果是，該新型單相三電平有源電力濾波器控制方法，將單相有源電力濾波器與滑模變結構控制技術相結合，取得了良好的控制效果，并且具有良好的魯棒性和快速的動態響應。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步說明。本發明保護范圍不僅局限于以下內容的表述。 圖 1 是本發明的單相三電平有源電力濾波器拓撲結構圖。

具體實施方式

如圖所示，本發明的新型單相三電平有源電力濾波器控制方法，包括滑模變結構控制、直流側電壓控制、電容均壓控制。

所述的滑模變結構控制，基本要求可以概括為存在性和可達性，存在性是指選取滑模函數使控制系統在滑模面上漸進穩定；可達性是指確定控制作用使所有運動軌跡在有限的時間內達到滑模面。單相有源電力濾波器的控制目標是輸出電流等于諧波電流的指令信號。本發明選取Vdc1=Vdc2=300 V，則可使得控制系統滿足可達性條件。

所述的直流側電壓控制，將直流側電壓的給定值與測量值相減，再經過PI調節，得到調節信號，把它疊加到瞬時有功電流上去，這樣指令電流中包含一定的基波有功分量，從而使得有源電力濾波器的直流側與交流側交換能量，將直流側電容電壓調節到給定值。本發明中直流側電容為8 000μF；直流總給定電壓為600 V；PI參數為Kp=0.2，Ki=0.2。

所述的電容均壓控制，目的不僅是要維持2個電容電壓之和保持不變是維持2個電容電壓相等。通過對小矢量的選取把中點電流的積分值限制在極小的范圍之內，使上下電容電壓保持相等，從而使直流側電容電壓保持均衡。本發明中單個電容電壓為300 V。

以上關于本發明的具體描述，沒有局限性，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本發明進行修改或等同替換，以達到相同的技術效果；只要滿足使用需要，都在本發明的保護范圍之內。