[發明專利]一種新型的有源電力濾波器控制方法

在審

• 申請號: 201610714206.X
• 申請日: 2016-08-24
• 公開（公告）號: CN107785903A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 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

本發明屬于電流跟蹤誤差補償領域，尤其涉及一種基于無差拍控制的新型有源電力濾波器控制方法。

背景技術

隨著電力電子技術的發展，越來越多的電力電子等非線性負載被應用于工業和民用場合。隨之而來也出現了新的問題，非線性負載導致電流畸變，向電網中注入大量的諧波電流，影響電能質量。因此，電能質量問題也隨之受到越來越廣泛的關注，而有源電力濾波器(active power filter，APF)因具有較強的補償諧波電流的能力，被認為是改善電能質量的主要解決方案。

目前，已有相關文獻研究了APF補償諧波電流方法。采用滯環電流控制方法實現諧波補償，電流響應速度較快，但滯環的環寬和開關頻率的反比例關系影響電流的控制效果。采用重復控制方法實現諧波電流跟蹤，為了提高諧波補償的動態性能，采用雙重復控制器控制電流，在確保控制精度的同時提高動態響應，起到一定的效果，但在諧波電流變化顯著的區域補償能力依然不足，在負載突變時響應時間依然受到重復控制的限制，且雙重復控制器增加了算法的復雜度。采用比例積分調節器控制電流，對不同頻次的諧波采用不同的積分參數，實現對電流的比例積分控制。這種方法仍是對各次諧波分頻治理，治理能力有限，實現較繁瑣，動態過程較長。自適應算法被應用于補償諧波電流，可獲得較好的穩態補償效果，但動態過程較長，算法實現難度較大。

無差拍控制(deadbeat control，DBC)因具有動態響應快，控制精度高，實現簡單等優點而被應用于APF 中，不用對各次諧波電流進行分頻治理。但在 DBC 實現的過程中，由于數據采樣到數據執行存在“兩拍”的時間延時，這在 DBC 中必須加以考慮。其實，在數字控制中均存在控制延時問題，文獻就控制延時對電流產生的影響這一問題做了定量的分析。除了控制延時問題，在實現諧波電流跟蹤的過程中，電流跟蹤誤差會對電流的控制精度產生影響。在上述諧波治理的控制方法中對諧波電流跟蹤過誤差的分析較少。

發明內容

本發明就是針對上述問題，設計了一種基于無差拍控制的新型有源電力濾波器控制方法，該方法在 αβ 軸系下采用后向差分的方法將連續時間數學模型離散化。采用無差拍控制方法實現電流跟蹤，采用“兩步預測”的方法補償控制中的“兩拍”延時。采用電流校正算法抑制采樣誤差對電流產生的影響。本發明采用的技術方案是，一種新型的有源電力濾波器控制方法，包括電流校正算法、電流跟蹤補償誤差、無差拍控制器。所述的電流校正算法，是為了抑制第(n–1)周期電流采樣誤差，抑制采樣誤差的累積效應。在第(n–2)周期的基礎上，利用第(n–2)周期的電流和第(n–1)周期的輸出電壓增量對第(n–1)周期的電流做“一步預測”，得到預測電流。將第(n?1) 周期的實際電流和預測電流采取加權平均的方法計算得到校正電流。

所述的電流跟蹤補償誤差，抑制由電流跟蹤誤差產生的累積電壓增量對諧波電流跟蹤的影響。在待補償電流變化顯著的時間區域補償電流跟蹤誤差，可消除累積電壓增量對諧波電流跟蹤的影響。

所述的無差拍控制器，內環采用DBC 實現對電流的快速跟蹤，同時將電流跟蹤誤差算法和電流校正算法抑制誤差電流對控制精度的影響，改善電流的控制效果；外環采用電容儲能PI 調節器控制直流母線電壓，其輸出量為有功功率給定值；再結合瞬時功率理論可計算得到內環的基波電流給定值。

本發明的有益效果是，該新型有源電力濾波器控制方法，在待補償電流變化顯著的時間區域補償電流跟蹤誤差，提高了諧波電流的補償能力，在特定區域補償跟蹤誤差的方法更為簡單；針對電流采樣誤差而提出的電流校正算法，可有效降低采樣誤差對電流控制精度產生的隨機性影響，提高電流的控制精度。

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 是本發明電路原理框圖。

具體實施方式

如圖所示，本發明的三相四開關有源電力濾波器的新型控制方法，包括四開關 SVPWM 控制器、非線性負載、控制芯片。

所述的電流校正算法，是為了抑制第(n–1)周期電流采樣誤差，抑制采樣誤差的累積效應。在第(n–2)周期的基礎上，利用第(n–2)周期的電流和第(n–1)周期的輸出電壓增量對第(n–1)周期的電流做“一步預測”，得到預測電流。將第(n?1) 周期的實際電流和預測電流采取加權平均的方法計算得到校正電流。調節校正系數，可改變電流跟蹤的快速性和穩定性。較小的可提高跟蹤的快速性，而較大的可提高跟蹤的穩定性。