一种有源电力滤波器补偿电流的抗扰跟踪控制系统及其控制方法技术方案

一种有源电力滤波器补偿电流的抗扰跟踪控制系统及其控制方法，属于逆变电流跟踪控制领域。包括电压基准电路、D/A转换电路、A/D转换电路、同步采样保持电路、网侧电压过零检测电路、门极驱动脉冲电路、电流检测信号调理电路、DSP控制单元、存储单元，该系统结合高性能数字信号处理器和先进的线性自抗扰控制算法，大大提高了控制精度和效果，能实现补偿电流对指令电流的快速实时跟踪。其有益技术效果是:①系统硬件结构简单，便于操作；②依托DSP强大的数字信号处理能力，执行速度快，实时性好；③先进的线性自抗扰控制策略使得补偿电流的跟踪控制更为精确，效果更好；④系统抗干扰性强；⑤提高了有源滤波性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有源电力滤波器补偿电流控制策略，属于逆变电流跟踪控制领域。是一种基于LADRC(linear active disturbance rejection control,LADRC-线性自抗扰控制器)的有源电力滤波器补偿电流的跟踪控制系统。
技术介绍
因大功率非线性负载的大规模应用而引起的谐波污染问题严重影响了电网运行的稳定性和可靠性。传统的无源滤波器已不能满足人们对供电可靠性的要求和对高电能质量的需求。有源电力滤波器作为一种动态谐波治理装置完美解决了无源滤波器运行的种种问题，近年来受到了广泛的关注。而并联混合型有源电力滤波器利用其自身结构的巧妙性，综合了无源滤波装置和有源滤波装置的优点，弥补了传统并联有源电力滤波器的补偿缺陷，是目前有源滤波领域研究的热点。有源电力滤波器研究的难点之一是对补偿电流的快速精确控制。利用传统的PID控制器很难较好地取得精确性和快速性，且随着控制品质的进一步提高，传统PID控制器的缺陷被进一步放大。针对PID控制中的种种不足，同时遵循用误差消除误差的思想，对PID控制缺陷进行弥补的自抗扰控制技术应运而生。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种并联混合型有源电力滤波器补偿电流的抗扰跟踪控制系统，同时提供了一种该系统的控制方法，该系统结合高性能数字信号处理器和先进的线性自抗扰控制算法，大大提高了控制精度和效果，能实现补偿电流对指令电流的快速实时跟踪。系统精度高，抗干扰能力强。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种有源电力滤波器补偿电流的抗扰跟踪控制系统，包括电压基准电路、D/A转换电路、A/D转换电路、同步采样保持电路、网侧电压过零检测电路、门极驱动脉冲电路、电流检测信号调理电路、DSP控制单元、存储单元，其中，所述并联混合型有源电力滤波器的开关器件为IGBT三相桥式电路；所述电流检测信号调理电路输入端采集网侧三相负载电流信号和补偿电流信号，其输出端连接A/D转换电路的输入端；所述A/D转换电路输出端连接DSP控制单元的输入端；所述DSP控制单元输出端连接D/A转换电路的输入端；所述D/A转换电路输出端连接门极驱动脉冲电路的输入端；所述门极驱动脉冲电路输出端连接有源电力滤波器IGBT门极；所述网侧电压过零检测电路连接PLL锁相环后再连接DSP控制单元的输入端，电压过零检测发生电路输出端连接DSP控制单元的输入端；所述电压基准电路输出端连接D/A转换电路的输入端；所述同步采样保持电路输出端连接A/D转换电路的输入端；所述存储单元与DSP控制单元双向连接。进一步的，所述DSP控制单元为DSP芯片TMS320F240。进一步的，所述存储单元为四片SRAM芯片CY7C199。进一步的，所述A/D转换电路为240芯片内置A/D转换器。进一步的，所述D/A转换电路为MAX526芯片。进一步的，所述同步采样保持电路为LF398采样保持器。进一步的，所述网侧电压过零检测电路由二极管Z1、Z2、Z3、Z4,电阻R1、R2、R3、R4、R5，电容C1，运算放大器A1，变压器N组成。网侧电压信号经变压器降压后，经过R1与C1构成的移相器；运算放大器A1与R2、R4连接构成过零比较电路；检测下降沿电压作为输出模拟电压信号与DSP控制单元的CAP3口相连。进一步的，所述电流检测信号调理电路由二极管Z5、Z6，电阻R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13，电容C2、C3，运算放大器A2、A3，电流传感器S1组成。所述霍尔电流传感器S1连接电阻R7、R8后与运算放大器A2的正向输入端连接；所述运算放大器A3负向输入端经电阻R12与其输出端连接；两运算放大器通过电阻R9相连接；所述运算放大器A3输出端连接电阻R13后连接LF398采样保持器输入端；LF398输出端连接DSP控制单元的A/D口。一种有源电力滤波器补偿电流的抗扰跟踪控制系统的控制方法，包括以下步骤：①分别采集网侧补偿电流和三相负载电流作为指令电流，利用电流传感器将上述电流信号转换为可以识别信号，通过对比电源工频信号滤除工频非谐波电流。依据瞬时无功功率理论对总谐波电流进行处理，同时将电流信号转换为电压模拟信号；②将步骤①中电压模拟信号通过D/A转换电路得到数字电压信号；③将LADRC控制算法编写入DSP控制单元，利用DSP对谐波电流数据进行处理，实现对补偿电流的跟踪控制，输出补偿电流的控制量；④DSP控制单元将步骤③所得补偿电流控制量送至A/D转换电路完成补偿电流数字信号到模拟信号的转变，A/D转换电路输出端连接门极驱动脉冲电路，门极驱动脉冲电路输出控制三个桥臂IGBT通断的信号以实现网侧补偿电流的输出。进一步的，步骤③中线性自抗扰控制策略如下：定义开关函数如下系统状态空间模型如下 di a d t di b d t di c d t di d c d t = 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源电力滤波器补偿电流的抗扰跟踪控制系统，其特征在于：包括电压基准电路、D/A转换电路、A/D转换电路、同步采样保持电路、网侧电压过零检测电路、门极驱动脉冲电路、电流检测信号调理电路、DSP控制单元、存储单元，其中，所述并联混合型有源电力滤波器的开关器件为IGBT三相桥式电路；所述电流检测信号调理电路输入端采集网侧三相负载电流信号和补偿电流信号，其输出端连接A/D转换电路的输入端；所述A/D转换电路输出端连接DSP控制单元的输入端；所述DSP控制单元输出端连接D/A转换电路的输入端；所述D/A转换电路输出端连接门极驱动脉冲电路的输入端；所述门极驱动脉冲电路输出端连接有源电力滤波器IGBT门极；所述网侧电压过零检测电路连接PLL锁相环后再连接DSP控制单元的输入端，电压过零检测发生电路输出端连接DSP控制单元的输入端；所述电压基准电路输出端连接D/A转换电路的输入端；所述同步采样保持电路输出端连接A/D转换电路的输入端；所述存储单元与DSP控制单元双向连接。

【技术特征摘要】
1.一种有源电力滤波器补偿电流的抗扰跟踪控制系统，其特征在于：包括电压基准电路、D/A转换电路、A/D转换电路、同步采样保持电路、网侧电压过零检测电路、门极驱动脉冲电路、电流检测信号调理电路、DSP控制单元、存储单元，其中，所述并联混合型有源电力滤波器的开关器件为IGBT三相桥式电路；所述电流检测信号调理电路输入端采集网侧三相负载电流信号和补偿电流信号，其输出端连接A/D转换电路的输入端；所述A/D转换电路输出端连接DSP控制单元的输入端；所述DSP控制单元输出端连接D/A转换电路的输入端；所述D/A转换电路输出端连接门极驱动脉冲电路的输入端；所述门极驱动脉冲电路输出端连接有源电力滤波器IGBT门极；所述网侧电压过零检测电路连接PLL锁相环后再连接DSP控制单元的输入端，电压过零检测发生电路输出端连接DSP控制单元的输入端；所述电压基准电路输出端连接D/A转换电路的输入端；所述同步采样保持电路输出端连接A/D转换电路的输入端；所述存储单元与DSP控制单元双向连接。2.根据权利要求1所述的有源电力滤波器补偿电流的抗扰跟踪控制系统，其特征在于：所述DSP控制单元为DSP芯片TMS320F240。3.根据权利要求1所述的有源电力滤波器补偿电流的抗扰跟踪控制系统，其特征在于：所述存储单元为四片SRAM芯片CY7C199。4.根据权利要求1所述的有源电力滤波器补偿电流的抗扰跟踪控制系统，其特征在于：所述A/D转换电路为240芯片内置A/D转换器。5.根据权利要求1所述的有源电力滤波器补偿电流的抗扰跟踪控制系统，其特征在于：所述D/A转换电路为MAX526芯片。6.根据权利要求1所述的有源电力滤波器补偿电流的抗扰跟踪控制系统，其特征在于：所述同步采样保持电路为LF398采样保持器。7.根据权利要求1所述的有源电力滤波器补偿电流的抗扰跟踪控制系统，其特征在于：所述网侧电压过零检测电路由二极管Z1、Z2、Z3、Z4,电阻R1、R2、R3、R4、R5，电容C1，运算放大器A1，变压器N组成。网侧电压信号经变压器降压后，经过R1与C1构成的移相器；运算放大器A1与R2、R4连接构成过零比较电路；检测下降沿电压作为输出模拟电压信号与DSP控制单元的CAP3口相连。8.根据权利要求1所述的有源电力滤波器补偿电流的抗扰跟踪控制系统，其特征在于：所述电流检测信号调理电路由二极管Z5、Z6，电阻R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13，电容C2、C3，运算放大器A2、A3，电流传感器S1组成。所述霍尔电流传感器S1连接电阻R7、R8后与运算放大器A2的正向输入端连接；所述运算放大器A3负向输入端经电阻R12与其输出端连接；两运算放大器通过电阻R9相连接；所述运算放大器A3输出端连接电阻R13后连接LF398采样保持器输入端；LF398输出端连接DSP控制单元的A/D口。9.一种有源电力滤波器补偿电流的抗扰跟踪控制系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤：①分别采集网侧补偿电流和三相负载电流作为指令电流，利用电流传感器将上述电流信号转换为可以识别信号，通过对比电源工频信号滤除工频非谐波电流。依据瞬时无功功率理论对总谐波电流进行处理，同时将电流信号转换为电压模拟信号；②将步骤①中电压模拟信号通过D/A转换电路得到数字电压信号；③将LADRC控制算法编写入DSP控制单元，利用DSP对谐波电流数据进行处理，实现对补偿电流的跟踪控制，输出补偿电流的控制量；④DSP控制单元将步骤③所得补偿电流控制量送至A/D转换电路完成补偿电流数字信号到模拟信号的转变，A/D转换电路输出端连接门极驱动脉冲电路，门极驱动脉冲电路输出控制三个桥臂IGBT通断的信号以实现网侧补偿电流的输出。10.根据权利要求9所述的有源电力滤波器补偿电流的抗扰跟踪控制系统的控制方法，其特征在于：步骤③中线性自抗扰控制策略如下：定义开关函数如下系统状态空间模型如下 di a d t di b d t di c d t du d c d t = - r L 0 0 - 1 L ( d c - 1 3 Σ j = a , b , c d j ) 0 - r L 0 - 1 L ( d b - ...

【专利技术属性】
技术研发人员：高志强，张柯，周从容，周雪松，马幼捷，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：天津;12