[發明專利]一種新型的有源電力濾波器電流控制方法

在審

• 申請號: 201611054413.3
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN108110758A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 劉德寶
• 申請（專利權）人: 劉德寶
• 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

本發明公開一種新型有源電力濾波器電流控制方法，其特征在于該方法的電壓外環采用滑模變結構控制，在電流內環，當系統電流偏差被控制在一定范圍內時，開關狀態的選擇以提高系統的控制精度為目標；當系統電流偏差較大時，開關狀態的選擇以提高暫態響應速度為目標。該新型有源電力濾波器電流控制方法，使用滑模變結構控制器實現電流控制方法，能夠有效克服了傳統PI控制器依賴于系統參數，抗擾動能力差等問題，能夠提高系統的魯棒性，消除穩態誤差，有效提高APF系統的暫態響應速度及抗擾動能力。

技術領域

本發明屬于電流控制領域，尤其涉及一種基于滑模變結構的滯環空間矢量控制的新型有源電力濾波器電流控制方法。

背景技術

近年來，隨著電力電子裝置在電力系統中的大量使用，不斷向電網注入無功和諧波成分，致使電網電壓出現三相不平衡、閃變及諧波等問題，影響著電網的利用效率和電能質量，甚至還會威脅電網安全。有源電力濾波器（APF）作為一種有效的諧波抑制和無功補償設備，逐漸成為工程領域爭相研究的熱門課題。

在多數應用場合，并聯型APF采用電壓型功率變換器。通常 APF 需要實現 2 個控制目標：一是將直流側電壓控制在給定的目標值，以抵御電網電壓和負載波動的影響，保持系統穩定性；二是控制變換器實現電流的跟蹤控制，使系統獲得高功率因數和較高質量的電流波形。

為了實現上述控制目標，絕大多數的APF控制系統都采用雙閉環控制結構。外環控制器負責穩定直流側電壓，通常采用比例積分（PI）調節器，傳統PI調節器的P、I參數依賴于被控對象，所以當系統運行環境改變時，傳統PI調節器將難以保證系統的動態特性，甚至會引發系統振蕩，嚴重影響APF裝置的正常運行。

內環控制器常采用電流控制，APF常用的電流控制方法包括滯環控制和空間矢量控制。在三相靜止坐標系下的電流滯環控制設計原理簡單，易于實現，不受系統參數影響，能夠獲得快速的動態響應和較高的電流控制精度。但這種控制策略會使得功率開關管的工作頻率不固定，不利于網側濾波器設計，還會帶來較高的開關應力。在兩相同步旋轉坐標系下，電流內環的各交流分量均被轉換為直流分量，可以很方便地采用空間矢量 PWM（SVPWM）控制。這種控制能得到固定的開關頻率，便于系統參數設計，是目前應用比較廣泛的控制策略，但其在控制精度及動態響應方面要稍遜于滯環控制。

發明內容

本發明就是針對上述問題，設計了一種基于滑模變結構的滯環空間矢量控制的新型有源電力濾波器電流控制方法，其電壓外環采用滑模變結構控制，以克服傳統 PI 調節器抗擾動能力差等問題。在電流內環，當系統電流偏差被控制在一定范圍內時，開關狀態的選擇以提高系統的控制精度為目標；當系統電流偏差較大時，開關狀態的選擇以提高暫態響應速度為目標。

本發明采用的技術方案是，一種新型有源電力濾波器電流控制方法，包括滑模變結構控制器、控制芯片、非線性負載。

所述的滑模變結構控制器，電壓外環控制器采用滑模變結構控制器來完成，能夠有效保證電壓外環的穩定性，實現直流側電壓的實時跟蹤控制。電流內環是將誤差電流矢量設置 2 個臨界值H1、H2（H1> H2），根據電流偏差所在范圍，決定開關狀態的目標選擇。

所述的控制芯片，選用2片 DSP TMS320F2812 作為核心控制芯片。逆變器功率器件采用英飛凌型號FP100R12WKT4的IGBT，額定電壓為1200V，額定電流為100A。

所述的非線性負載由三相二極管整流橋及其直流側電阻構成。諧波為6k1次，且5、7、11和13次等低次諧波為主。

本發明的有益效果是，該新型有源電力濾波器電流控制方法，使用滑模變結構控制器實現電流控制方法，能夠有效克服了傳統PI控制器依賴于系統參數，抗擾動能力差等問題，能夠提高系統的魯棒性，消除穩態誤差，有效提高 APF 系統的暫態響應速度及抗擾動能力。