[發(fā)明專利]一種周期頻率調(diào)制APF變載頻數(shù)字PI控制系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110160165.5
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112928757B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳楠;姜春霞;高麗輝;陳仁輝;黃勇
• 申請（專利權(quán)）人: 長春工業(yè)大學(xué);吉林省博安消防設(shè)備有限公司;吉林省博安智能科技有限公司
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18;H02M1/44;H02M1/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 王淑秋

本發(fā)明公開了一種周期頻率調(diào)制APF變載頻數(shù)字PI控制系統(tǒng)及其控制方法，屬于有源電力濾波器控制領(lǐng)域，包括:電壓外環(huán)控制電路和三角波發(fā)生器，所述電壓外環(huán)控制電路包括電流內(nèi)環(huán)控制電路，所述三角波發(fā)生器為變頻三角波發(fā)生器，所述電流內(nèi)環(huán)控制電路包括電流內(nèi)環(huán)數(shù)字PI控制器，所述電壓外環(huán)控制電路中包括電壓外環(huán)數(shù)字PI控制器。本發(fā)明公開了一種周期頻率調(diào)制APF變載頻數(shù)字PI控制系統(tǒng)及其控制方法，周期頻率調(diào)制APF通過調(diào)制原始的恒定時(shí)鐘頻率，使每個(gè)諧波的能量擴(kuò)展到一定的頻帶，減少載頻諧波峰值，達(dá)到抑制電磁干擾的目的，在提高控制方法的魯棒性及適應(yīng)性的同時(shí)，可增強(qiáng)周期頻率調(diào)制APF控制系統(tǒng)性能，降低補(bǔ)償后網(wǎng)測電流總諧波失真。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了一種周期頻率調(diào)制APF變載頻數(shù)字PI控制系統(tǒng)及其控制方法，屬于有源電力濾波器控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

有源電力濾波器(Active Power Filter，APF)通過功率電子開關(guān)的高頻動(dòng)作擬合補(bǔ)償電流以中和非線性負(fù)載電流中的無功和諧波分量，使電網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓同相并保持正弦。需要注意的是，固定開關(guān)頻率模式下，開關(guān)器件的高頻動(dòng)作會(huì)導(dǎo)致變換器在輸出波形的整數(shù)倍載頻處產(chǎn)生幅值較大的高次諧波，致使APF在補(bǔ)償非線性負(fù)載低次諧波的同時(shí)引入了載頻諧波。這些載頻諧波所具有的電磁噪聲能量會(huì)通過近場耦合和遠(yuǎn)場耦合形成EMI，使APF性能下降，同時(shí)影響附近敏感電子設(shè)備器件及APF自身的使用壽命，嚴(yán)重威脅智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題提是提供一種周期頻率調(diào)制APF變載頻數(shù)字PI控制系統(tǒng)及其控制方法，該系統(tǒng)能夠抑制電磁干擾，增強(qiáng)APF控制系統(tǒng)性能。

本發(fā)明所要解決的問題是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種周期頻率調(diào)制APF變載頻數(shù)字PI控制系統(tǒng)，包括：電壓外環(huán)控制電路和三角波發(fā)生器，所述電壓外環(huán)控制電路包括電流內(nèi)環(huán)控制電路，所述三角波發(fā)生器為變頻三角波發(fā)生器，所述電流內(nèi)環(huán)控制電路包括電流內(nèi)環(huán)數(shù)字PI控制器，所述電壓外環(huán)控制電路中包括電壓外環(huán)數(shù)字PI控制器，所述三角波發(fā)生器第二輸出端分別與電流內(nèi)環(huán)數(shù)字PI控制器和電壓外環(huán)數(shù)字PI控制器的第二輸入端相連；

對應(yīng)第k個(gè)三角載波，k＝1,2,3,···，所述電流內(nèi)環(huán)數(shù)字PI控制器的比例系數(shù)k_pi(k)和積分系數(shù)k_ii(k)分別根據(jù)公式(1)和公式(2)計(jì)算；

其中，L為儲(chǔ)能電感，R為儲(chǔ)能電感內(nèi)阻，ζ為內(nèi)環(huán)控制電路阻尼比，k_pwm為PWM環(huán)節(jié)增益，f_c(k)為第k個(gè)三角載波頻率；

所述電壓外環(huán)數(shù)字PI控制器的比例系數(shù)k_pv(k)和積分系數(shù)k_iv(k)分別根據(jù)公式(3)和公式(4)計(jì)算；

其中，C為穩(wěn)波電容容值，h為外環(huán)控制電路中頻寬，T_s為電網(wǎng)電壓周期。