一种无谐波检测的APF控制方法技术

本发明专利技术公开一种无谐波检测的APF控制方法，包括：锁相环(PLL)模块输出与电网电压us同频同相的单位幅值的正弦信号Su后，电压控制模块获取APF直流侧母线电压的给定值

A APF control method without harmonic detection

The invention discloses a APF control method without harmonic detection, which comprises: the sine wave signal Su of the unit amplitude of the phase locked loop (PLL) module output with the grid voltage us in the same frequency and the same phase; the voltage control module acquires the given value of the bus voltage of the APF DC side

【技术实现步骤摘要】
一种无谐波检测的APF控制方法
本专利技术属于电力电子领域，具体涉及一种无谐波检测的APF(有源电力滤波器)控制方法。
技术介绍
随着电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置及大量非线性负载带来了电网的谐波污染问题，为了解决电网日益严重的谐波问题，可以采用有源电力滤波器(APF)作为电网谐波动态补偿的装置。常规的控制方法中，首先通过谐波检测环节检测出谐波指令电流，然后进行电流跟踪控制。按照这种常规控制方法，要想实现谐波补偿，首要任务是精确、快速地检测出负载电流中的谐波分量，这一点关系着APF最终谐波补偿的效果。常见谐波检测方法主要有：带通或者带阻模拟滤波器检测法、基于瞬时无功功率理论的检测法、基于傅里叶变换的快速FFT检测法、基于小波变换的检测法等。但采用常规控制方法时，上述常见的谐波检测环节都存在低通滤波器，由于低筒滤波器频率的选择在滤波效果和快速性两方面不能兼顾。导致了只要谐波检测环节存在，就很难避免检测的延迟与误差，进而影响谐波补偿效果。综上所述，如何提高谐波补偿效果，满足电网谐波治理的迫切需求是现在亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种无谐波检测的APF控制方法，已解决现有的控制方法对谐波补偿效果受谐波检测技术影响的问题。本专利技术提供了一种无谐波检测的APF控制方法，APF与负载并联接入电网，包括以下几个步骤：锁相环(PLL)模块获取电网电压us，得到电网的相位角θ0和角频率ω0，输出与电网电压us同频同相的单位幅值的正弦信号Su；将APF直流侧母线电压的给定值与实测值Udc作差，得到的差值△Udc电压控制模块获取所述差值△Udc，输出电网电流给定值的幅值将电网电流给定值的幅值乘以正弦信号Su，得到电网电流的给定值将电网电流的给定值与实测值is作差，得到的差值△is；电流控制模块获取所述差值△is，输出控制量um；SVPWM模块根据所述控制量um，得到对应的开关控制信号，且以所述开关控制信号控制主电路各个IGBT的开通与关断。优选的，在上述无谐波检测的APF控制方法中，控制方法是在dq同步旋转坐标系下进行的，对电压信号和电流信号均先后进行abc-dq坐标变换和dq-abc坐标变换。优选的，在上述无谐波检测的APF控制方法中，所述电压控制模块采用常规PI控制器输出电网电流给定值的幅值所述PI控制器传递函数为：其中，KPdc和KIdc分别为PI控制器的比例和积分系数。优选的，在上述无谐波检测的APF控制方法中，所述电流控制模块采用常规PI控制器的基础上，增加改进型的谐振控制器的方式输出控制量um，所述常规PI控制器与多个改进型谐振控制器并联，改进型的谐振控制器的传递函数为：其中，KPh、KIh分别为对h次谐波设置的谐振控制器比例系数和谐振系数，ω0为电网角频率，h为谐波次数，h＝6k，k＝1,2,3…；总传递函数为：其中，KP1、KI1分别表示常规PI控制器的比例系数和积分系数。在上述无谐波检测的APF控制方法中，由于直流侧电压值的变化反映了APF交、直流侧能量的交换，可以通过调节直流侧电压来获取APF系统的指令电流，所以本专利技术提供的控制方法对谐波的控制性能将不受谐波检测技术的影响。而且控制结构简单，省去了多个电流互感器的使用，节约了成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的无谐波检测的APF控制方法的控制框图；图2为图1中电压控制模块的控制原理框图；图3为图1中电流控制模块的控制原理框图；图4为补偿前的电网电流仿真波形；图5为采用本专利技术提供的控制方法运行的三相并联型APF系统的仿真波形。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。图1为无谐波检测的APF控制方法的控制框图，包括主电路和控制两部分。其中，图1的虚线方框部分为控制部分。主电路中，APF与负载并联接入电网，故为并联型APF。控制部分是在dq同步旋转坐标系下进行的，首先需要对电压、电流信号进行abc-dq坐标变换。具体的控制方法包括以下几个步骤：首先，锁相环(PLL)模块根据电网电压us，获取其相位角θ0和角频率ω0，得到与电网电压同频同相的单位幅值的正弦信号Su。其次，将APF直流侧母线电压的给定值与实测值Udc作差，将得到的差值△Udc送入电压控制模块，得到电网电流给定值的幅值再次，电压控制模块的输出乘以Su作为电网电流有功分量的给定值电网电流无功分量的给定值电网电流的给定值与实测值is,dq作差，将得到的差值△is,dq送入电流控制模块，计算得到控制量与前馈电压us,dq相加得到控制量um,dq；同样，也是由于控制部分是在dq同步旋转坐标系下进行的，所以再将经过dq-abc变换后，才输入SVPWM模块。最后，SVPWM模块得到对应的开关控制信号，再由该开关控制信号来控制主电路各个IGBT的开通与关断。在上述无谐波检测的APF控制方法中，由于直流侧电压值的变化反映了APF交、直流侧能量的交换，可以通过调节直流侧电压来获取APF系统的指令电流，所以本专利技术提供的控制方法对谐波的控制性能将不受谐波检测技术的影响。而且控制结构简单，省去了多个电流互感器的使用，节约了成本。图2为电压控制模块的控制原理框图，将APF直流侧母线电压的给定值与实测值Udc作差，将得到的差值△Udc送入电压控制模块，得到电网电流有功分量给定值的幅值电压控制模块采用常规的PI控制器，其传递函数为：其中，KPdc和KIdc分别为PI控制器的比例和积分系数。图3为电流控制模块的控制原理框图，电网电流的给定值与实测值is,dq作差，将得到的差值送入电流控制模块，计算得到控制量电流控制模块在常规PI控制器的基础上，增加了改进型的谐振控制器，其传递函数为：其中，KPh、KIh分别为对h次谐波设置的谐振控制器比例系数和谐振系数，ω0为电网基波角频率，h为谐波次数，h＝6k，k＝1,2,3…。电流控制模块采用PI控制器与多个改进型谐振控制器并联的方法，基波电流用PI控制器用来调节，谐波电流则由并联的多个改进型谐振控制器调节，一个谐振控制器用来调节某一次频率的谐波电流成分。由于在dq同步旋转坐标系下的控制，每一对h＝6n±1次谐波都转换为h＝6n次，因此每一对正负序谐波可以由一个控制器谐振同时控制。总的传递函数为：其中，KP1、KI1分别表示PI控制器的比例系数和积分系数，Sh为对应于h次谐波的选择开关，取值0或1，当需要对某次谐波进行补偿时，Sh取1，反之，不需要对某次谐波进行补偿时，Sh取0，即可实现指定次谐波电流的补偿。通过在电流控制模块中增加了改进型谐振控制器，这样既能保持谐振控制效果，提高系统的稳定性，又可以实现对指定次谐波电流的补偿，针对不同补偿要求来补偿指定次的谐波电流，控制灵活、适应性强。综上所述，本专利技术提供的误谐波检测的AFP控制方法，不受谐波检测技术的影响，而且还可以满足补偿指定次谐波的要求。对此效果，利用MATLAB中的simulink模块对该控制方法进行了仿真验证。结果如下：图5是采用本专利技术提供的控制方法运行的三相并联型APF系统仿真波形，这里补偿5、7、1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无谐波检测的APF控制方法，其特征在于，APF与负载并联接入电网,包括以下几个步骤：锁相环(PLL)模块获取电网电压us，得到电网的相位角θ0和角频率ω0，输出与电网电压us同频同相的单位幅值的正弦信号Su；将APF直流侧母线电压的给定值

【技术特征摘要】
1.一种无谐波检测的APF控制方法，其特征在于，APF与负载并联接入电网,包括以下几个步骤：锁相环(PLL)模块获取电网电压us，得到电网的相位角θ0和角频率ω0，输出与电网电压us同频同相的单位幅值的正弦信号Su；将APF直流侧母线电压的给定值与实测值Udc作差，得到的差值△Udc电压控制模块获取所述差值△Udc，输出电网电流给定值的幅值将电网电流给定值的幅值乘以正弦信号Su，得到电网电流的给定值将电网电流的给定值与实测值is作差，得到的差值△is；电流控制模块获取所述差值△is，输出控制量um；SVPWM模块根据所述控制量um，得到对应的开关控制信号，且以所述开关控制信号控制主电路各个IGBT的开通与关断。2.如权利要求1所述的一种无谐波检测的APF控制方法，其特征在于，所述控制方法是在dq同步旋转坐标系下进行的,对电压信号和电流信号均先后进行abc-dq坐标变换和dq-abc坐标变换。3.如权利要求1所述的一种无谐波检测的APF控制方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林聪，孙军，翟少磊，朱全聪，朱梦梦，陈江洪，梅光伟，席自强，刘乐然，丁稳房，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南,53