自适应比例谐振控制有源电力滤波器制造技术

技术编号:18500632 阅读:24 留言:0更新日期:2018-07-21 21:56
自适应比例谐振控制有源电力滤波器,涉及一种有源电力滤波器。是为了解决目前APF控制采用PI控制导致的不能有效的跟踪周期变化的正弦量,进而导致不能达到很好的电流补偿效果的问题。在本发明专利技术分析了比例谐振PR(proportional resonant)控制与准PR控制策略的优缺点的基础上,将模糊控制算法和准PR算法结合,提出一种基于模糊控制的自适应整定准PR控制器参数的方法,解决了准PR控制参数整定困难的问题。本发明专利技术的APF控制系统能够适用于不同谐波背景条件下的用电用户。

Adaptive proportional resonant control active power filter

Adaptive proportional resonant active power filter (APF) relates to an active power filter. It is to solve the problem that the current APF control can not effectively track the sinusoidal quantity of the periodic change, which can not achieve a good current compensation effect, which can not be effectively tracked by the PI control. On the basis of analyzing the advantages and disadvantages of the proportional resonance PR (proportional resonant) control and quasi PR control strategy, this paper combines the fuzzy control algorithm with the quasi PR algorithm, and proposes a method for the adaptive tuning of the quasi PR controller parameters based on the fuzzy control, which solves the problem of the parameter tuning of the quasi PR control. The APF control system of the invention can be applied to the users of electricity under different harmonic background conditions.

【技术实现步骤摘要】
自适应比例谐振控制有源电力滤波器
本专利技术涉及一种有源电力滤波器。
技术介绍
近年来,随着电力电子技术的发展,大量电力电子装置应用于电力系统中,由于其本身的非线性,大多数电力电子设备功率因数低,加之电力系统中还存在的大量的低功率因数,冲击性负载,它们的存在降低了电能的利用率,严重影响了电能质量。因此,有效地抑制系统谐波以及补偿系统的无功功率便成了解决这一问题的关键技术之一,有源电力滤波器便这样应运而生了。目前,在传统的APF(ActivePowerFilter,有源电力滤波器)控制领域中,主要是以PI控制为主,但是PI控制由于不能有效地跟踪周期变化的正弦量,并不能达到很好的电流补偿效果。
技术实现思路
针对上述问题,本专利技术的目的在于提供一种自适应比例谐振控制有源电力滤波器。本专利技术是为了解决目前APF控制采用PI控制导致的不能有效地跟踪周期变化的正弦量,进而导致不能达到很好的电流补偿效果的问题从而提供一种自适应比例谐振控制有源电力滤波器。自适应比例谐振控制有源电力滤波器,它包括主控电路、主功率电路、驱动电路;主功率电路接入三相交流电源;主功率电路为三相电压型PWM变流器,主功率电路的驱动信号输入端连接驱动电路的驱动信号输出端;所述三相电压型PWM变流器用于输出三相补偿电流;还包括检测电路、采样信号处理电路、FFT电路、模糊控制器Fuzzy、锁相环和PR控制器;检测电路用于检测三相负载电流和三相电压型PWM变流器输出的三相补偿电流;采样信号处理电路三相电压型PWM变流器输出的三相补偿电流进行采样后分成两路,所述两路分别经锁相环处理后送入PR控制器和进行FFT处理后送入模糊控制器Fuzzy;所述模糊控制器Fuzzy的控制信号输出端与PR控制器的模糊控制信号输入端连接;PR控制器的控制信号输出端与驱动电路的控制信号输入端连接。所述的自适应比例谐振控制有源电力滤波器,驱动电路包括芯片A316J、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、双向稳压管D6、一号晶体管C_IGBT、二号晶体管G_IGBT、晶体管S_IGBT;芯片A316J的1脚连接电阻R1的一端,所述电阻R1的另一端为PWM信号端;芯片A316J的2脚接地;芯片A316J的2脚接地;芯片A316J的3脚接+5V电源;芯片A316J的4脚接地;芯片A316J的5脚连接电阻R2的一端,所述电阻R2的另一端为RESET信号端;芯片A316J的6脚连接电阻R7的一端,所述电阻R7的另一端接+5V电源;芯片A316J的6脚同时作为OC信号端;芯片A316J的8脚连接芯片A316J的4脚并接地;芯片A316J的9脚同时连接连接芯片A316J的10脚和16脚后连接接晶体管S_IGBT的一端,晶体管S_IGBT的一端同时连接双向稳压管的另一端和电阻R3的另一端;芯片A316J的11脚连接电阻R6的一端,所述电阻R6的另一端同时连接双向稳压管的一端和电阻R3的一端和二号晶体管G_IGBT的一端;芯片A316J的12脚连接电阻R4的一端,所述电阻R4的另一端同时连接芯片A316J的13脚和+15V电源;芯片A316J的14脚连接电阻R5的一端,所述电阻R5的另一端连接二极管D4的阳极、所述二极管D4的阴极连接二极管D5的阳极,所述二极管D5的阴极连接一号晶体管C_IGBT的一端。所述的自适应比例谐振控制有源电力滤波器,PR控制器采用的控制策略为:利用FFT得到的相应次谐波电流幅值与该谐波电流导数作为模糊控制器的输入,通过量化因子对输入幅值进行相应缩放,使之处于相应论域的作用范围之内;通过建立模糊推理,得到PR控制器的谐振增益系数的值,并实时作用于PR控制器以实现有源电力滤波器的PR控制。所述的自适应比例谐振控制有源电力滤波器,主控电路采用的控制策略为:以实际电力滤波器的电流作为反馈,与给定电流信号的差作为并联型PR控制器的输入,在稳定直流母线电压的同时,消除相应谐振频率次的谐波。所述的自适应比例谐振控制有源电力滤波器,主控电路采用的控制策略为:利用ip-iq法分离负载电流中的基波与谐波、无功成分,得到了无功与谐波电流的分量,作为补偿电流给定值;将直流电压PI控制得到的输出值叠加到补偿电流给定值之上,得到了控制器电流内环的给定值。所述的自适应比例谐振控制有源电力滤波器,将电流模拟信号在DSP处理下离散化,经过模数转换成数字量,经过FFT变换获取各次谐波分量的频域分量,可得到负载电流中的各次谐波电流。所述的自适应比例谐振控制有源电力滤波器,以实际电力滤波器的电流作为反馈,与给定电流信号的差作为并联型PR控制器的输入,在稳定直流母线电压的同时,消除相应谐振频率次的谐波。有益效果:本专利技术在传统APF电流内环PI控制的基础上进行了改进,增加了PR控制器与PR控制器参数自适应模糊控制算法,利用FFT快速傅里叶变换,得到电网电流各次谐波的频谱,将所得到的各次谐波,利用模糊控制器在线实时整定相应次谐波PR控制器的参数。具有以下优点:1、采用比例谐振控制,解决了PI控制不能跟踪周期变化信号的缺陷,使得输出电流波形更加趋近于给定电流。2、采用FFT快速傅里叶变换实时地处理系统电流,得到该电流谐波频谱。3、采用模糊控制算法,利用模糊集合原理与相应的模糊控制规则,系统可自适应地整定PR控制器参数,使得APF具有较强的自适应能力。4、采用软件同步锁相环,增加了系统对抗电网电压谐波干扰的能力,使控制系统具有较强的适应能力。附图说明图1是本专利技术的主电路结构图。图2是ip-iq检测法原理图。图3是引入直流侧电压控制的电流检测原理图。图4是PR控制器频率响应示意图。图5是并联PR控制的电流内环控制框图。图6是模糊准PR控制器流程图。图7是隶属度函数。图8是PLL电网电压锁相矢量关系图。图9是SRF-PLL原理图。图10是驱动电路结构图。图11是电流信号采样及调理电路结构图。图12是电网电压采样电路结构图。图13是直流电压检测电路结构图。图14是主程序流程图。图15是中断子程序的流程图。图16是负载侧A相电流波形示意图。图17是电网侧A相电流波形示意图。图18是非线性负载侧电流波形示意图。图19是APF处理后网侧电流波形示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术具体实施方式作进一步详细描述。结合图1至图19说明本具体实施方式,本专利技术的目的是提供一种应用场合广、安全、稳定的无功补偿装置,优点是能够自适应地调节系统电流控制内环的PR控制器参数,省去了人工针对不同的用电场合进行系统调参的操作步骤。其结构为三相电压型逆变器,可广泛适用于低压的场合,通过跟踪电压矢量角度的锁相环,可以在三相电压含有谐波成分时正常使用。基于自适应比例谐振控制的APF能够实现无功功率、谐波的综合补偿。此外,系统还具有过压、欠压、过温保护功能,确保了系统安全、可靠运行。(1)有源电力滤波器抑制谐波的工作原理本专利技术“自适应比例谐振控制有源电力滤波器”工作原理可以做如下表述:它测得补偿目标中的谐波和基波无功,由补偿电路生成一个与检测出的谐波和基波无功电流大小相等、极性相反的补偿电流,从而实现了网侧只含有基波分量的目的。根据图1所示的三相三线制并联型AP本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.自适应比例谐振控制有源电力滤波器,它包括主控电路、主功率电路、驱动电路;主功率电路接入三相交流电源;主功率电路为三相电压型PWM变流器,主功率电路的驱动信号输入端连接驱动电路的驱动信号输出端;所述三相电压型PWM变流器用于输出三相补偿电流;其特征在于,还包括检测电路、采样信号处理电路、FFT电路、模糊控制器Fuzzy、锁相环和PR控制器;检测电路用于检测三相负载电流和三相电压型PWM变流器输出的三相补偿电流;采样信号处理电路三相电压型PWM变流器输出的三相补偿电流进行采样后分成两路,所述两路分别经锁相环处理后送入PR控制器和进行FFT处理后送入模糊控制器Fuzzy;所述模糊控制器Fuzzy的控制信号输出端与PR控制器的模糊控制信号输入端连接;PR控制器的控制信号输出端与驱动电路的控制信号输入端连接。

【技术特征摘要】
1.自适应比例谐振控制有源电力滤波器,它包括主控电路、主功率电路、驱动电路;主功率电路接入三相交流电源;主功率电路为三相电压型PWM变流器,主功率电路的驱动信号输入端连接驱动电路的驱动信号输出端;所述三相电压型PWM变流器用于输出三相补偿电流;其特征在于,还包括检测电路、采样信号处理电路、FFT电路、模糊控制器Fuzzy、锁相环和PR控制器;检测电路用于检测三相负载电流和三相电压型PWM变流器输出的三相补偿电流;采样信号处理电路三相电压型PWM变流器输出的三相补偿电流进行采样后分成两路,所述两路分别经锁相环处理后送入PR控制器和进行FFT处理后送入模糊控制器Fuzzy;所述模糊控制器Fuzzy的控制信号输出端与PR控制器的模糊控制信号输入端连接;PR控制器的控制信号输出端与驱动电路的控制信号输入端连接。2.根据权利要求1所述的自适应比例谐振控制有源电力滤波器,其特征在于,PR控制器采用的控制策略为:利用FFT得到的相应次谐波电流幅值与该谐波电流导数作为模糊控制器的输入,通过量化因子对输入幅值进行相应缩放,使之处于相应论域的作用范围之内;通过建立模糊推理,得到PR控制器的谐...

【专利技术属性】
技术研发人员:高晗璎王艳龙张文智胡增山
申请(专利权)人:哈尔滨理工大学
类型:发明
国别省市:黑龙江,23

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