[發(fā)明專利]一種新型的低延遲三電平APF系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610714040.1
• 申請(qǐng)日: 2016-08-24
• 公開（公告）號(hào): CN107785895A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 申茂軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 申茂軍
• 主分類號(hào): H02J3/01
• 分類號(hào): H02J3/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于諧波檢測(cè)低延時(shí)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于等距結(jié)點(diǎn)牛頓后差插值的瞬態(tài)重復(fù)校正預(yù)測(cè)控制的新型低延遲三電平APF系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)階段電力電子設(shè)備應(yīng)用廣泛，而屬于典型非線性負(fù)載的電力電子設(shè)備可使電網(wǎng)受到諧波污染，諧波治理與無功補(bǔ)償裝置在此環(huán)境下得到了應(yīng)用和發(fā)展。針對(duì)無源濾波器的局限性研究出的有源電力濾波器可主動(dòng)消除諧波與補(bǔ)償無功，動(dòng)態(tài)性能優(yōu)越。

實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的諧波檢測(cè)法和實(shí)時(shí)高性能的電流控制方案一直是 APF 研究的熱點(diǎn)及難點(diǎn)，因此構(gòu)建一個(gè)低諧波檢測(cè)延遲與可消除補(bǔ)償控制滯后的有源濾波器系統(tǒng)方案具有現(xiàn)實(shí)意義。現(xiàn)階段，基于瞬時(shí)無功的 ip-iq諧波檢測(cè)技術(shù)成熟且應(yīng)用廣泛，ip、iq分量的直流量提取是 ip-iq檢測(cè)法中重要一環(huán)。相比其他數(shù)字IIR低通濾波，二階 butterworth 低通濾波器在精度、通道幅頻特性上具備一定優(yōu)勢(shì)，因此被廣泛采用，但其對(duì)直流分量提取響應(yīng)速度并不是特別理想，在 APF 系統(tǒng)啟動(dòng)速度高要求的場(chǎng)合可能無法達(dá)到要求。SVPWM 控制是當(dāng)前研究熱點(diǎn)，高直流電壓利用率、低開關(guān)損耗以及便于數(shù)字化控制是其優(yōu)勢(shì)，多位學(xué)者提出過優(yōu)化的 SVPWM 控制方案，如設(shè)計(jì)電抗器參數(shù)自適應(yīng)方案解決SVPWM 控制對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的高依賴性，但不少 APF 系統(tǒng)沒有解決SVPWM控制的拍數(shù)延遲導(dǎo)致的穩(wěn)態(tài)濾波精度降低與負(fù)載突變下動(dòng)態(tài)性能的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是針對(duì)上述問題，設(shè)計(jì)了一種新型的低延遲三電平APF系統(tǒng)，本發(fā)明是一種基于移動(dòng)窗積分算法實(shí)現(xiàn)低通濾波的 ip-iq諧波檢測(cè)和經(jīng)無差拍算法優(yōu)化 SVPWM 的復(fù)合控制策略，相結(jié)合成的低延遲三電平有源濾波系統(tǒng)方案。降低二階butterworth 低通濾波的直流量提取較高延遲，消除傳統(tǒng) SVPWM 控制的拍數(shù)滯后，有效提高了三電平APF 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)濾波精度和動(dòng)態(tài)性能。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種新型的低延遲三電平APF系統(tǒng)，包括低通濾波器、電流環(huán)無差拍算法與SVPWM的復(fù)合控制。所述的低通濾波器，是基于移動(dòng)窗積分算法在數(shù)字信號(hào)處理器( digit-al signal processing，DSP) 上實(shí)現(xiàn)的，且其提取ip、iq的直流量可將延遲控制在一個(gè)工頻周期( 20 ms) 內(nèi)。三相負(fù)載電流經(jīng)坐標(biāo)變換得到 p-q 軸的有功及無功分量ip與 iq，ip與iq經(jīng)過低通濾波器得到直流分量ip和 iq，再將其坐標(biāo)反變換得到負(fù)載三相電流的基波成分，負(fù)載電流的諧波分量由三相負(fù)載電流與其基波成分作差得到。

所述的電流環(huán)無差拍算法與SVPWM 的復(fù)合控制，電流環(huán)補(bǔ)償電流跟蹤控制是APF 系統(tǒng)除諧波檢測(cè)外又一關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本發(fā)明運(yùn)用基于等距結(jié)點(diǎn)牛頓后差插值預(yù)測(cè)的方式于 k 時(shí)刻對(duì)下一時(shí)刻指令電流預(yù)測(cè)且進(jìn)行重復(fù)校正控制，實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)的指令電流重復(fù)預(yù)測(cè)。得到預(yù)測(cè)指令電流 結(jié)合 k 時(shí)刻的采樣值計(jì)算得到SVPWM 控制需要的當(dāng)前時(shí)刻參考指令電壓值。

本發(fā)明的有益效果是，該新型低延遲三電平APF系統(tǒng)，能夠解決常用二階butterworth 低通濾波的較長延遲，采取無差拍算法與傳統(tǒng) SVPWM 的復(fù)合控制策略解決能夠有效的傳統(tǒng) SVPWM 控制拍數(shù)的延遲，通過降低諧波檢測(cè)環(huán)節(jié)的延遲以及提高控制的實(shí)時(shí)性，提高了三電平 APF 的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能和穩(wěn)態(tài)濾波精度。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。本發(fā)明保護(hù)范圍不僅局限于以下內(nèi)容的表述。 圖 1 是本發(fā)明電路原理框圖。

具體實(shí)施方式

如圖所示，本發(fā)明的新型的低延遲三電平APF系統(tǒng)，包括低通濾波器、電流環(huán)無差拍算法與SVPWM 的復(fù)合控制。

所述的低通濾波器，是基于移動(dòng)窗積分算法在數(shù)字信號(hào)處理器( digit-al signal processing，DSP) 上實(shí)現(xiàn)的，且其提取ip、iq的直流量可將延遲控制在一個(gè)工頻周期( 20 ms) 內(nèi)。將移動(dòng)窗數(shù)據(jù)的寬度置為工頻周期采樣點(diǎn)數(shù)的一半，增加采樣頻率即可加寬移動(dòng)窗的數(shù)據(jù)寬度，加寬移動(dòng)窗寬度可提高移動(dòng)窗算法的計(jì)算精度。三相負(fù)載電流經(jīng)坐標(biāo)變換得到 p-q 軸的有功及無功分量ip與 iq，ip與iq經(jīng)過低通濾波器得到直流分量ip和 iq，再將其坐標(biāo)反變換得到負(fù)載三相電流的基波成分，負(fù)載電流的諧波分量由三相負(fù)載電流與其基波成分作差得到。