一种有源电力滤波器改进宽频自适应谐振控制方法技术

本发明专利技术公开了一种有源电力滤波器改进宽频自适应谐振控制方法，首先采集公共耦合点三相电压，利用锁相环得到该电压频率f

【技术实现步骤摘要】
一种有源电力滤波器改进宽频自适应谐振控制方法
本专利技术属于电力电子
，更为具体地讲，涉及一种有源电力滤波器改进宽频自适应谐振控制方法。
技术介绍
随着分布式发电技术的快速发展，非线性负载得到了大规模的应用，而这也导致了电网内严重的谐波污染问题。为了改善电网电能质量，有源电力滤波器得到了广泛的应用。目前，有源电力滤波器中的电流控制技术因其能够有效地提高谐波电流补偿精度而成为了一个研究热点。滞环控制器可以用来提高电流控制回路的增益，进而提高谐波电流补偿精度。然而，滞环控制器的开关频率是变化的，而且抗干扰能力较差。重复控制器能够提高电流环增益且开关频率固定,特别适用于周期信号的跟踪和干扰信号的抑制。然而,它的频率适应性较差，且存在一个基波周期的延时。文献《Frequency-AdaptiveFractional-OrderRepetitiveControlofShuntActivePowerFilters》(TransactiononIndustrialElectronics,IEEE[J],2015,62(3):1659-1668)中提出了用于并联型有源电力滤波器的分数阶重复控制器，在提高频率适应性的同时还具有良好的动态性能。然而，它的控制算法较为复杂，计算量较大。文献《High-PerformanceDigitalResonantControllersImplementedWithTwoIntegrators》(TransactiononPowerElectronics,IEEE[J],2011,26(2):563-576)中提出了基于二阶广义积分的谐振控制器，其在中心频率点处有无限增益，使其能够完全消除系统稳态误差。然而，系统中需要多个不同中心频率的谐振控制器进行不同次谐波的跟踪，这会大大增加控制系统的计算量。
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改进宽频自适应谐振控制方法，采用降次广义积分器，以减少控制系统的计算量，同时在中心频率处进行相位补偿，以增加系统稳定裕度，提高系统响应时间和稳定性。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改进宽频自适应谐振控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、采集公共耦合点的三相电压upcc，利用锁相环对其进行锁相，得到公共耦合点电压的频率fpll和相位角θ；(2)、采集非线性负载电流iL，对其进行abc-αβ坐标变换，得到静止参考坐标系下的负载电流iLαβ，再通过谐波电流检测模块得到电流控制器谐波参考信号irefαβ；(3)、采集有源电力滤波器输出电流iO，对其进行abc-αβ坐标变换，得到静止参考坐标系下的输出电流iOαβ；(4)、计算静止参考坐标系下的输出有功电流指令Δidαβ：(4.1)、直流电压给定量udcref与采集到的直流电压udc做差，所得差值通过直流电压控制器得到同步旋转坐标系下的输出有功电流Δid；(4.2)、将同步旋转坐标系下的输出有功电流Δid进行dq-αβ坐标变换，得到静止参考坐标系下的输出有功电流指令Δidαβ；(5)、计算电流控制器的输出控制量upiαβ：(5.1)、计算电流控制器误差信号ΔiLαβ：将电流控制器谐波参考信号irefαβ与静止参考坐标系下的输出电流iOαβ作差，再与静止参考坐标系下的输出有功电流指令Δidαβ求和，得到电流控制器误差信号ΔiLαβ：ΔiLαβ＝irefαβ-iOαβ+Δidαβ；(5.2)、电流控制器根据步骤(1)所得的频率fpll，将误差信号ΔiLαβ依次送入到谐波控制器和PI控制器，得到输出控制量upiαβ；(6)、计算PWM调制指令值VaVbVc：(6.1)、将公共耦合点的三相电压upcc经过abc-αβ坐标变换，得到静止参考坐标系下的公共耦合点电压upccαβ；(6.2)、采集LCL滤波器电容电流iC，经过abc-αβ坐标变换得到静止参考坐标系下的电容电流iCαβ，接着通过有源阻尼增益模块，得到静止参考坐标系下的有源阻尼反馈量uCαβ：uCαβ＝kD·iCαβ；其中，kD为有源阻尼增益；(6.3)、将电流控制器输出控制量upiαβ、静止参考坐标系下公共耦合点电压upccαβ以及有源阻尼反馈量uCαβ三者相加，再通过αβ-abc坐标变换，得到PWM调制指令值VaVbVc；(7)、PWM模块根据步骤(6)所得的调制指令值VaVbVc得到对应的开关控制信号，进而控制有源电力滤波器各个IGBT的通断。本专利技术的专利技术目的是这样实现的：本专利技术一种有源电力滤波器改进宽频自适应谐振控制方法，首先采集公共耦合点三相电压，利用锁相环得到该电压频率fpll和相位θ；接着，谐波检测模块提取非线性负载电流iL的谐波信号指令，与通过直流电压控制器得到输出有功电流指令相加，再与输出电流反馈信号相减得到电流控制器的输入误差信号；然后通过由谐波控制器和PI控制器构成的电流控制器得到输出控制量；最后，输出控制量、公共耦合点电压前馈量和通过有源阻尼模块的滤波器电容电流反馈量三者相加得到PWM波调制指令信号。本专利技术方法中的谐波控制器由一组不同次谐波信号对应的改进型谐振控制器以并联形式构成，而改第h次谐波信号对应的改进型谐振控制器采用基于相位补偿的降次广义积分方式，该方式算法简单，计算量小，减少了高频系统中算法计算时间，同时改进型谐振控制器还引入相位补偿，增加了系统稳定裕度，提高了系统响应时间和稳定性。同时，本专利技术一种有源电力滤波器改进宽频自适应谐振控制方法还具有以下有益效果：(1)、该算法结构简单，可采用C语言编程，在DSP等控制器芯片上易于实现；(2)、采用降阶广义积分器，计算量较小，缩短了控制器计算时间，节约控制芯片存储空间；(3)、能够应用于有源电力滤波器进行电网、微电网内谐波治理，并且具有较高谐波电流补偿精度，频率适应性较高。附图说明图1为有源电力滤波器改进宽频自适应谐振控制方法系统示意图；图2为电流控制器控制框图；图3为未采用本专利技术方法补偿负载谐波效果波形图；图4为采用本专利技术方法补偿负载谐波效果波形图；图5为补偿负载谐波时负载谐波电流和电网电流频谱图；图6为未采用本专利技术方法补偿负载谐波动态响应波形图；图7为采用本专利技术方法补偿负载谐波动态响应波形图；图8为采用本专利技术方法在电网频率上升时补偿负载谐波效果波形图；图9为采用本专利技术方法在电网频率下降时补偿负载谐波效果波形图。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。实施例为了方便描述，本实施例以三相并联型有源电力滤波器补偿非线性负载产生的谐波为例，叙述在控制频率fs＝10KHz的情况下，补偿电网内电流的5、7、11、13次谐波信号的具体方法：本实施例中，如图1所示，本专利技术一种有源电力滤波器改进宽频自适应谐振控制方法，包括以下步骤：(1)、采集公共耦合点的三相电压upcc，利用锁相环对其进行锁相，得到公共耦合点电压的频率fpll和相位角θ；(2)、采集非线性负载电流iL，对其进行abc-αβ坐标变换，得到静止参考坐标系下的负载电流iLαβ，再通过谐波电流检测模块得到电流控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源电力滤波器改进宽频自适应谐振控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、采集公共耦合点的三相电压u

【技术特征摘要】
1.一种有源电力滤波器改进宽频自适应谐振控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、采集公共耦合点的三相电压upcc，利用锁相环对其进行锁相，得到公共耦合点电压的频率fpll和相位角θ；(2)、采集非线性负载电流iL，对其进行abc-αβ坐标变换，得到静止参考坐标系下的负载电流iLαβ，再通过谐波电流检测模块得到电流控制器谐波参考信号irefαβ；(3)、采集有源电力滤波器输出电流iO，采集非线性负载电流iL，对其进行abc-αβ坐标变换，得到静止考坐标系下的负载电流iLαβ，再通过谐波电流检测模块得到电流控制器谐波参考信号irefαβ；(4)、计算静止参考坐标系下的输出有功电流指令Δidαβ：(4.1)、直流电压给定量udcref与采集到的直流电压udc做差，所得差值通过直流电压控制器得到同步旋转坐标系下的输出有功电流Δid；(4.2)、将同步旋转坐标系下的输出有功电流Δid进行dq-αβ坐标变换，得到静止参考坐标系下的输出有功电流指令Δidαβ；(5)、计算电流控制器的输出控制量upiαβ：(5.1)、计算电流控制器误差信号ΔiLαβ：将电流控制器谐波参考信号irefαβ与静止参考坐标系下的输出电流iOαβ作差，再与静止参考坐标系下的输出有功电流指令Δidαβ求和，得到电流控制器误差信号ΔiLαβ：ΔiLαβ＝irefαβ-iOαβ+Δidαβ；(5.2)、电流控制器根据步骤(1)所得的频率fpl，将误差信号ΔiLαβ依次送入到谐波控制器和PI控制器，得到输出控制量upiαβ；(6)、计算PWM调制指令值VaVbVc：(6.1)、将公共耦合点的三...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢川，董振华，李凯，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