[發明專利]基于非線性跟蹤微分器的有源電力濾波器及其運算電路

在審

• 申請號: 201811265639.7
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109586295A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 陸海強;周建其;呂勤;王金躍;趙扉;郭振;劉鎮鎮;宗西舉;包偉峰;封東良;盧俊杰;林楊浩;范云濤
• 申請（專利權）人: 嘉興市恒創電力設備有限公司;海寧開關廠有限公司
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 嘉興啟帆專利代理事務所(普通合伙) 33253
• 代理人: 程開生

本發明公開了基于非線性跟蹤微分器的有源電力濾波器及其運算電路，包括：電壓環，根據測量直流側電壓實際值和電壓參考值，輸出直流側電壓實際值和電壓參考值的差值；PI控制器，比例積分控制器，與電壓環輸出相連,用于輸出對應的參考電流；非線性微分跟蹤器，與比例積分控制器相連，可以更快速的跟蹤參考電流以及導數信號，并濾除參考電流中的諧波；鎖相環，生成與電網側電壓同頻同相的單位正弦電壓信號，檢測電網側電壓相位；乘法器，與非線性跟蹤微分器和鎖相環的輸出連接,得到電網側電流的參考值。本發明在加快反應時間的前提下，極大地提升了有源電力濾波器的動態性能，參考電流使其對諧波的抑制能力可以最大實。

技術領域

本發明涉及電子領域，特別涉及基于非線性跟蹤微分器的有源電力濾波器及其運算電路。

背景技術

有源電力濾波器是一種用于實時補償無功功率和抑制諧波電流的電力電子裝置，能夠對頻率和大小都變化的諧波和變化的無功功率進行實時補償，可以克服傳統濾波器等諧波抑制和無功功率補償方法的缺點?；谥C波電流檢測的控制方式和雙閉環控制方式是主要的兩種控制方式?；谥C波電流檢測的控制方式基本原理為首先檢測負載電流中的諧波和無功分量，通過變換器輸出與其大小相等、方向相反的補償電流來進行抵消，實現諧波抑制和無功功率補償的目的。

但是這種方法需要檢測負載電流、補償電流和電網電壓等檢測量較多，同時需要比較復雜的數學公式算法來處理負載電流以提取諧波和無功分量,硬件方面需要較大的支持，比如較高級的處理芯片等，設備費用投入較大。相比之下雙閉環控制方式只需檢測電網側的電壓和電流，無需檢測負載電流和補償電流，且不需要進行諧波和無功提取，算法簡單，易于實現，更加經濟可靠，采用雙閉環控制方式的通常采用比例積分控制器來實時地調節輸出電流的大小，但是我們可以了解到，用這種控制器的輸出信號中是含有諧波信號的，達不到理想的效果。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供基于非線性跟蹤微分器的有源電力濾波器及其運算電路，在加快反應時間的前提下，極大地提升了有源電力濾波器的動態性能，參考電流使其對諧波的抑制能力可以最大實現。

為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案：

本發明基于非線性跟蹤微分器的有源電力濾波器及其運算電路，包括：

電壓環，根據測量直流側電壓實際值和電壓參考值，輸出直流側電壓實際值和電壓參考值的差值；

PI控制器，比例積分控制器，與電壓環輸出相連，用于輸出對應的參考電流；

非線性微分跟蹤器，與比例積分控制器相連，可以更快速的跟蹤參考電流以及導數信號，并濾除參考電流中的諧波；

鎖相環，生成與電網側電壓同頻同相的單位正弦電壓信號，檢測電網側電壓相位；

乘法器，與非線性跟蹤微分器和鎖相環的輸出連接,得到電網側電流的參考值。

作為本發明的一種優選技術方案，所述跟蹤微分器為非線性，具有兩個輸出端口，所述端口一用于采集跟蹤輸入信號，并對輸入信號作帶有濾波效果的光滑趨近，所述端口二輸出濾波之后的電流信號以及廣義導數電流信號，所述端口一與乘法器連接。

作為本發明的一種優選技術方案，所述非線性跟蹤微分器具有可調參數r，通過r值的參數改變同時滿足跟蹤微分器的相位跟蹤和濾波效果要求，所述非線性跟蹤微分器的參數滿足赫爾維茨矩陣，用于穩定非線性跟蹤微分器設計構建。

為了解決上述技術問題，本發明還提供了如下的技術方案：

所述電流跟蹤控制電路包括電流檢測器和電流環，所述電流檢測器檢測電網側電流實際值并輸出給電流環，所述電流環同時與電流檢測器和指令電流運算電路相連，輸出電流的參考值與電流實際值的做差之后的差值信號。