一种有源电力滤波器的谐波电压控制方法技术

本发明专利技术公开了一种有源电力滤波器的谐波电压控制方法，通过谐波电压检测模块采集并提取电网公共点谐波电压，这样克服了远端负载电流难以采集的缺陷，提高控制的便利性；在实际的配置中，通过在电路控制器中增加了电压控制模块，这样只是用局部可测的反馈信号就可以实现高电压的谐波补偿，同时由于是直接谐波电压调节方式，提供了更好的控制性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有源电力滤波器控制
，更为具体地讲，涉及一种有源电力滤波器的谐波电压控制方法。
技术介绍
近年来,电力电子技术得到飞速的发展，非线性负载越来越多的应用导致了电网日益严重的谐波污染问题。因此消除谐波污染已经成为当今电能利用的一个重要环节。有源电力滤波器(APF)可同时实现无功和谐波的动态补偿，具有相应速度快，不易与电网阻抗发生谐振，补偿性能不受电网频率变化影响等优点，已成为谐波治理的一个重要措施。中国专利技术专利《一种有源电力滤波器的频率自适应改进型谐振控制方法》(专利号：201410679819.5)公开了一种有源电力滤波器的频率自适应改进型谐振控制方法，该方法增加了改进型谐振控制器或改进型准谐振控制器，在保持控制效果和提高系统稳定性上起到了较好的作用。中国专利技术专利《一种指定次谐波补偿APF的谐波检测和控制方法》(专利号：201310319333.6)公开了一种指定次谐波补偿APF的谐波检测和控制方法，该APF可通过人机交互界面指定对电网中负载产生的谐波电流的哪一次或哪几次谐波进行谐波分离检测和补偿,增强了谐波检测和补偿电流的稳定性和可靠性。这些方法都是基于负载电流的检测进行控制的，然而在现实电网中，负载是高度分布的，负载电流不易或者不能被测量，因此这些方法的应用是相对有限的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种有源电力滤波器的谐波电压控制方法，它不需要远程负载谐波电流的测量，而是基于局部电压检测来直接进行谐波电压调节，所以与传统的电压检测方法相比，该方法提供了更好的谐振控制效果。为实现上述专利技术目的，本专利技术一种有源电力滤波器的谐波电压控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、PLL锁相环模块根据电网电压ug获取到电网电压的相位角θ和角频率ω0；(2)、abc-dq坐标变换模块根据相位角θ，将电网电压ug从abc坐标系变换到dq坐标系下的电压ugd、ugq，将电容支路电压uc从abc坐标系变换到dq坐标系下的电压ucd、ucq，同时将两电平VSI交流侧电流i1从abc坐标系变换到dq坐标系下的电流i1d、i1q；(3)、计算输出有功电流给定值直流电压控制模块将两电平VSI直流侧电压的给定值与两电平VSI正母线与负母线之间电压udc作差，将得到的差值进行PI控制，得到有功电流给定值(4)、谐波电压检测模块将dq坐标系下的电压ugd、ugq进行频率自适应实时分次谐波检测，得到dq坐标系下的谐波电压指令ugdh、ugqh；(5)、电压控制模块计算输出控制量uvd、uvq；(5.1)、计算电压Δud：将谐波电压ugdh与电压ucd作差，得到Δud＝ugdh-ucd；(5.2)、计算电压Δuq：将谐波电压ugqh与电压ucq作差，得到Δuq＝ugqh-ucq；(5.3)、电压控制模块根据上述角频率ω0，将计算得到的Δud、Δuq经过谐振控制器，得到输出控制量uvd、uvq；(6)、电流控制模块计算输出控制量uid、uiq；(6.1)、计算电流Δid：将有功电流给定值与电流i1d作差，得到(6.2)、计算电流Δiq：将指令电流0与电流i1q作差，得到Δiq＝0-i1q；(6.3)、将计算得到的Δid、Δiq送入PI控制器，得到输出控制量uid、uiq；(7)、电网电压前馈模块将步骤(2)所述电压ugd、ugq和步骤(5.3)所述的输出控制量uvd、uvq以及步骤(6.3)所述的输出控制量uid、uiq进行叠加，得到控制量Vd、Vq；(8)、dq-abc坐标变换模块根据上述相位角θ，将步骤(7)所述的控制量Vd、Vq从dq坐标系变换到abc坐标系下的控制量Va、Vb、Vc；(9)、SPWM模块根据步骤(8)所述的控制量Va、Vb、Vc得到对应的开关控制信号，再用该开关控制信号来控制两电平VSI的各个IGBT的开通关断。本专利技术的专利技术目的是这样实现的：本专利技术是一种有源电力滤波器的谐波电压控制方法，通过谐波电压检测模块采集并提取电网公共点谐波电压，这样克服了远端负载电流难以采集的缺陷，提高控制的便利性；在实际的配置中，通过在电路控制器中增加了电压控制模块，这样只是用局部可测的反馈信号就可以实现高电压的谐波补偿，同时由于是直接谐波电压调节方式，提供了更好的控制性能。附图说明图1是有源电力滤波器的控制框图；图2是本专利技术有源电力滤波器的谐波电压控制方法流程图；图3是直流电压控制模块的原理框图；图4是电压控制模块的原理框图；图5是电流控制模块的原理框图；图6是本专利技术电力滤波器补偿前后电流的效果图；图7是本专利技术电力滤波器补偿前后电压的效果图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。实施例图1是有源电力滤波器的控制框图。在本实施例中，如图1所示，有源电力滤波器包括主电路和控制两部分，其中，图1的虚线部分以下为控制部分。主电路部分是由两电平VSI1、LCL滤波器2、非线性负载3组成。两电平VSI1通过LCL滤波器2与电网相连，非线性负载3直接与电网相连，从而组成了一个完整的有源电力滤波器的主电路。控制部分包括：PLL锁相环模块4、abc-dq坐标变换模块5、直流电压控制模块6、谐波电压检测模块7、电压控制模块8、电流控制模块9、电网电压前馈模块10、dq0-abc坐标变换模块11、SPWM模块12，构成了有源电力滤波器的控制部分。图2是本专利技术有源电力滤波器的谐波电压控制的流程图。在本实施例中，如图2所示，一种有源电力滤波器的谐波电压控制方法，包括以下步骤：S1、PLL锁相环模块根据电网电压ug获取到电网电压的相位角θ和角频率ω0；S2、abc-dq坐标变换模块根据相位角θ，将电网电压ug从abc坐标系变换到dq坐标系下的电压ugd、ugq，将电容支路电压uc从abc坐标系变换到dq坐标系下的电压ucd、ucq，同时将两电平VSI交流侧电流i1从abc坐标系变换到dq坐标系下的电流i1d、i1q；S3、计算输出有功电流给定值本实施例中，直流电压控制模块的原理框图如图3所示，直流电压控制模块将两电平VSI直流侧电压的给定值与两电平VSI正母线与负母线之间电压udc作差，将得到的差值进行PI控制，得到有功电流给定值S4、谐波电压检测模块将dq坐标系下的电压ugd、ugq通过频率自适应实时分次谐波检测方法[专利号:201310394870.7]得到dq坐标系下的谐波电压指令ugdh、ugqh；S5、电压控制模块计算输出控制量uvd、uvq；S5.1)、计算电压Δud：将谐波电压ugdh与电压ucd作差，得到Δud＝ugdh-ucd；S5.2)、计算电压Δuq：将谐波电压ugqh与电压ucq作差，得到Δuq＝ugqh-ucq；S5.3)、电压控制模块根据上述角频率ω0，将计算得到的Δid、Δiq经过谐振控制器得到输出控制量uvd、uvq；本实施例中，如图4为具有相位补偿功能的6、12次谐波对应的谐振控制器。具有相位补偿的谐振控制器在Z域的传递函数为：其中：Kres是谐振控制器的增益，Ts表示谐振控制器的采样周期，h代表谐波次数，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源电力滤波器的谐波电压控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、PLL锁相环模块根据电网电压ug获取到电网电压的相位角θ和角频率ω0；(2)、abc‑dq坐标变换模块根据相位角θ，将电网电压ug从abc坐标系变换到dq坐标系下的电压ugd、ugq，将电容支路电压uc从abc坐标系变换到dq坐标系下的电压ucd、ucq，同时将两电平VSI交流侧电流i1从abc坐标系变换到dq坐标系下的电流i1d、i1q；(3)、计算输出有功电流给定值直流电压控制模块将两电平VSI直流侧电压的给定值与两电平VSI正母线与负母线之间电压udc作差，将得到的差值进行PI控制，得到有功电流给定值(4)、谐波电压检测模块将dq坐标系下的电压ugd、ugq进行频率自适应实时分次谐波检测，得到dq坐标系下的谐波电压指令ugdh、ugqh；(5)、电压控制模块计算输出控制量uvd、uvq；(5.1)、计算电压Δud：将谐波电压ugdh与电压ucd作差，得到Δud＝ugdh‑ucd；(5.2)、计算电压Δuq：将谐波电压ugqh与压ucq作差，得到Δuq＝ugqh‑ucq；(5.3)、电压控制模块根据上述角频率ω0，将计算得到的Δud、Δuq经过谐振控制器，得到输出控制量uvd、uvq。(6)、电流控制模块计算输出控制量uid、uiq；(6.1)、计算电流Δid：将有功电流给定值与电流i1d作差，得到(6.2)、计算电流Δiq：将指令电流0与电流i1q作差，得到Δiq＝0‑i1q；(6.3)、将计算得到的Δid、Δiq送入PI控制器，得到输出控制量uid、uiq；(7)、电网电压前馈模块将步骤(2)所述电压ugd、ugq和步骤(5.3)所述的输出控制量uvd、uvq以及步骤(6.3)所述的输出控制量uid、uiq进行叠加，得到控制量Vd、Vq；(8)、dq‑abc坐标变换模块根据上述相位角θ，将步骤(7)所述的控制量Vd、Vq从dq坐标系变换到abc坐标系下的控制量Va、Vb、Vc；(9)、SPWM模块根据步骤(8)所述的控制量Va、Vb、Vc得到对应的开关控制信号，再用该开关控制信号来控制两电平VSI的各个IGBT的开通关断。...

【技术特征摘要】
1.一种有源电力滤波器的谐波电压控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、PLL锁相环模块根据电网电压ug获取到电网电压的相位角θ和角频率ω0；(2)、abc-dq坐标变换模块根据相位角θ，将电网电压ug从abc坐标系变换到dq坐标系下的电压ugd、ugq，将电容支路电压uc从abc坐标系变换到dq坐标系下的电压ucd、ucq，同时将两电平VSI交流侧电流i1从abc坐标系变换到dq坐标系下的电流i1d、i1q；(3)、计算输出有功电流给定值直流电压控制模块将两电平VSI直流侧电压的给定值与两电平VSI正母线与负母线之间电压udc作差，将得到的差值进行PI控制，得到有功电流给定值(4)、谐波电压检测模块将dq坐标系下的电压ugd、ugq进行频率自适应实时分次谐波检测，得到dq坐标系下的谐波电压指令ugdh、ugqh；(5)、电压控制模块计算输出控制量uvd、uvq；(5.1)、计算电压Δud：将谐波电压ugdh与电压ucd作差，得到Δud＝ugdh-ucd；(5.2)、计算电压Δuq：将谐波电压ugqh与压ucq作差，得到Δuq＝ugqh-ucq；(5.3)、电压控制模块根据上述角频率ω0，将计算得到的Δud、Δuq经过谐振控制器，得到输出控制量uvd、uvq。(6)、电流控制模块计算输出控制量uid、uiq；(6.1)、计算电...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢川，梁卫波，张刚，郑宏，邹见效，徐红兵，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51