[發明專利]一種有源電力濾波器抗飽和頻率自適應諧振控制方法

有效

• 申請號: 201711371560.8
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108039706B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 謝川;李敏;李凱;鄒見效;徐紅兵
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

本發明公開了一種有源電力濾波器抗飽和頻率自適應諧振控制方法，首先采集公共耦合點三相電壓，利用鎖相環得到該電壓頻率f_pll和相位θ；接著，諧波檢測模塊提取非線性負載電流i_L的諧波信號指令，與通過直流電壓控制器得到輸出有功電流指令相加，再與輸出電流反饋信號和補償器輸出信號之和相減得到電流控制器的輸入誤差信號；然后通過由諧振控制器和PI控制器構成的電流控制器得到輸出控制量；最后，輸出控制量、公共耦合點電壓前饋量和通過有源阻尼模塊的濾波器電容電流前饋量三者相加之后經過限幅器得到PWM波調制指令信號。

技術領域

本發明屬于有源電力濾波器電流控制技術領域，更為具體地講，涉及一種有源電力濾波器抗飽和頻率自適應諧振控制方法。

背景技術

隨著各類電力電子裝置在電力系統中的廣泛應用，非線性負載引起的諧波畸變問題日益嚴重,導致了電網內嚴重的諧波污染問題。與傳統的無源濾波器相比，有源電力濾波器(active power filter,APF)具有濾波特性好、體積小、應用靈活，不易與電網產生諧振等特點，逐漸成為了電網諧波補償領域的研究熱點。

有源電力濾波器(APF)的性能很大程度上取決于它的電流控制策略。近年來無數的APF電流控制方案被提出來，如滯環控制,比例積分(PI)控制,重復控制(RC)控制和無差拍(DB)控制。但都由于其各自方法的缺陷不能很好地提高APF的補償性能。

滯環控制器可以用來提高電流控制回路的增益，進而提高諧波電流補償精度。然而，滯環控制器的開關頻率是變化的，而且抗干擾能力較差。比例積分控制(PI)控制僅能實現對直流信號無靜差跟蹤，對APF的諧波電流指令無法很好地跟蹤且響應速度較慢，高次諧波電流跟蹤效果較差。重復控制器能夠提高電流環增益且開關頻率固定,特別適用于周期信號的跟蹤和干擾信號的抑制。然而,它的頻率適應性較差，且存在一個基波周期的延時。無差拍控制(DB)是一種超前預測控制，但其對參數變化太敏感且建模要求較高，控制電流的瞬態響應超調較大。當前諧振控制(RSC)是常用的控制方法，其在中心頻率點處有無限增益，使其能夠完全消除系統穩態誤差。諧振控制(RSC)是基于內膜原理的控制思想，具有高增益和慢時間相應的特性，這使其容易產生飽和效應，使得控制器性能惡化，致使補償性能同樣下降。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種有源電力濾波器的抗飽和頻率自適應諧振控制方法，保證在系統控制器處于飽和狀態時，仍能保持諧振控制器的高精度性能。

為實現上述發明目的，本發明一種有源電力濾波器抗飽和頻率自適應諧振控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、采集公共耦合點的三相電壓u_pcc，利用鎖相環對其進行鎖相，得到公共耦合點電壓的頻率f_pll和相位角θ；

(2)、采集非線性負載電流i_L，并對i_L進行abc-dq坐標變換，得到靜止參考坐標系下的負載電流i_Ldq，再通過諧波電流檢測模塊得到電流控制器諧波參考信號i_refdq；

(3)、采集有源電力濾波器輸出電流i_O，將i_O與補償器的輸出y_1k求和，得到信號y_2k，然后對y_2k進行abc-dq坐標變換，得到同步旋轉坐標系下的輸出電流y_2kdq；

(4)、采集有源電力濾波器直流側電壓u_dc，將有源電力濾波器直流側電壓u_dc與直流側電壓參考值u_dcref作差，得到直流電壓誤差信號Δu_dc；再將直流電壓誤差信號Δu_dc通過直流電壓控制器，得到有源電力濾波器輸出有功電流給定值Δi_d；