[發明專利]基于高補償精度電流環的復合控制有源濾波器及控制方法

在審

• 申請號: 201610650113.5
• 申請日: 2016-08-09
• 公開（公告）號: CN106655182A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 黃海宇;李幫家;安爾東;王莉;馬慶華;魏平;楊奇;樓科
• 申請（專利權）人: 杭州得誠電力科技股份有限公司
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 杭州華知專利事務所33235
• 代理人: 龍湖浩

技術領域

本發明涉及有源濾波器電流環復合控制技術領域，尤其涉及基于高補償精度電流環的復合控制型有源濾波器及控制方法。

背景技術

自晶閘管誕生以來，因其衍生的電力電子產品不斷地改變著人們的日常生活，基于晶閘管的電力電子產品的優越性越來越受到人們的關注與引用。與此同時電網中大量的引入了基于晶閘管等非線性負載的電力電子設備，導致了嚴重的電網諧波污染。這主要是因為這些負載的非線性、沖擊性和不平衡的用電特性造成的。因此用于諧波抑制的有源濾波器技術逐漸的成為近幾年國內外電力電子和電工領域及用電領域的研究熱點之一。有源電力濾波器(APF)是一種用于動態抑制諧波、補償無功的新型電力電子裝置，它是基于現代控制技術和先進的數字化高速處理器，對相關數據進行高速處理，使其能夠對不同幅值大小和頻率的諧波進行快速的跟蹤補償，在微秒單位里進行快速的反應，使電網系統中諧波的總矢量和為零。相對與無源濾波器，只能在工頻周期內進行過零投切的反應速度和只能夠被動吸收固定的頻率與大小的諧波而言，有源濾波器可以通過采樣負載電流并進行各次諧波的分離及無功的分離，通過有源濾波器的控制并主動的發出電流的大小、頻率和相位，并且快速響應，抵消負載中的相應的諧波

電流，實現了動態跟蹤補償，不僅可以補償諧波和無功而且還能夠處理不平衡問題。

有源濾波器從負載電流或者系統電流采集開始，并實時的對采集數據進行快速的處理，根據采集的數據快速的消除系統的諧波、無功和不平衡問題，從而改善電網的供電質量。有源濾波器與傳統的無源濾波器相比較，APF的補償方式更為靈活，補償功能也更全面，可以補償所有的諧波也可以按照指定次的諧波進行補償，除了具備補償諧波的同時還可以補償部分無功和三相不平衡電流。

目前并聯APF經過相關的控制算法，達到諧波單次分離的功能和無功分離，不平衡電流的分離，以分離的相關電流做為參考指令電流IRa和裝置輸出電流ICa做誤差值，誤差值經過電流跟蹤控制算法，及時快速的讓裝置發出和系統中諧波分量相反的矢量值。但是傳統的電流跟蹤控制策略多為滯環控制、傳統的PI跟蹤、修正型的PI控制算法等，其中滯環控制會產生較寬的諧波頻譜，沒有固定的開關頻率，無法控制輸入電網的開關頻率次諧波電流，從而引起APF的輸出濾波器的參數無法確定；對于傳統的PI控制器是一直沿 用于直流量的無靜態誤差的跟蹤控制，對于APF的諧波電流來講，跟蹤的是交流量，PI無法實現無靜態誤差跟蹤控制，對于參考指令電流IRa和裝置發出電流的誤差值，作用速度和準確度較低，無法實現完全跟蹤控制，引起裝置補償率較低，達不到完全抵消系統中的諧波電流。

現有公告號為CN201510018591的中國發明專利申請文件，公開了一種《一種基于PI控制有源濾波器的快速電流跟蹤控制方法》，包括“步驟一：設定最大誤差電流響應值△imax；步驟二：獲得誤差電流值△i；步驟三：用誤差電流值△i除以最大誤差電流響應值△imax，獲得其整數倍數值n及誤差余數電流△i’；步驟四：誤差余數電流△i’直接進入PI調節器計算獲得第一輸出電壓V1,將整數倍數值n通過伏秒特性計算獲得第二輸出電壓V2；步驟五：將第一輸出電壓V1和第二輸出電壓V2相加得到調制電壓V。通過在PI調節前加入輸入誤差限制，然后在PI輸出后補充，實現輸出電壓對電流的無延遲響應。”然而，該發明專利需要設定最大誤差電流響應值，不屬于閉環自適應控制，不能夠隨負載電流的動態大小變化進行自行調節。整個控制方法采用開環控制，當設定值與系統負載實際需要值過大時，容易產生過補償或者欠補償情況。在其整個控制系統中最大誤差電流響應值難以界定，針對實際負載頻繁變換的場所，最大誤差電流響應值難以確定一個合理的取值。另外在該控制算法系統中諧波目標電流和輸出電流的誤差總是趨于不斷變化的，得到的誤差值再與設定的最大誤差電流響應值做整數倍和余數倍的運算，只是變相的把PI跟蹤的差值變小，并不能真正的起到無靜差的跟蹤的目的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述問題，提供了一種穩態精度高，響應速度快，能夠通過對交流量的跟蹤消除靜態誤差的基于高補償精度電流環的復合控制型有源濾波器及控制方法。

為解決上述問題，本發明的一種技術方案是：

本發明基于高補償精度電流環的復合控制型有源濾波器，包括連接在采樣側電網上的有源濾波器通用控制電路，所述的有源濾波器通用控制電路包括諧波分離模塊；所述的諧波分離模塊的輸出端依次通過電流環復合控制器、濾波模塊連入負載側電網；所述的濾波模塊的輸出端連接電流環復合控制器的輸入端。