一种并联型有源电力滤波器的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种并联型有源电力滤波器的控制方法，该控制方法是将直流侧电容电压与谐波补偿电流进行分开控制，其中直流侧电容电压控制是在d‑q同步旋转坐标系下，采用直流电压外环PI控制和电流内环PI控制的双闭环控制方法，实现直流侧电容电压的稳定控制，并且在负载切换时减小电容电压的振荡；谐波电流跟踪控制是在d‑q同步旋转坐标系下，采用滑模控制器对谐波补偿电流进行调节，实现对谐波电流的跟踪控制。这种控制方法不仅能够保证系统的高稳态精度，而且还能够增强系统的抗扰动能力、提高系统动态响应速度。

【技术实现步骤摘要】
一种并联型有源电力滤波器的控制方法
本专利技术涉及电力电子技术在电力系统中的应用，尤其是一种并联型有源电力滤波器的控制方法。
技术介绍
由于非线性负载在电网中的广泛使用，导致大量的谐波注入到电网中，电网电能质量下降，各种电力设备无法正常工作，甚至引起设备损坏和事故发生。因此谐波治理技术的研究被广泛关注。有源电力滤波器作为一种动态谐波治理装置，能够有效抑制频率和幅值均变化的谐波电流，是谐波治理技术的发展方向。有源电力滤波器正常工作时相当于一个谐波源，在补偿指令电流变化时，若要使APF发出的谐波电流能够快速精确地跟踪上指令电流的变化，关键在于电流跟踪控制算法的实时性和有效性。APF常用的电流控制方法有滞环控制和PI控制，前者实现简单、动态响应好，但其开关频率不确定，控制比较困难；PI控制较为简单易行，但是在指令电流变化较大时补偿电流往往不能完全跟踪指令，导致系统稳态精度不高，动态性能差。公开号为CN104410074A的专利《一种基于PI自适应的有源电力滤波器复合控制方法》在稳态时系统有良好的稳态精度，但是在负载切换过程中，由于重复控制具有一个基波周期的延时性，使得系统动态响应慢。公开号为CN105429146A的专利《一种基于有源电力滤波器的SVPWM无差拍控制方法》该方法稳态精度高，动态响应快，但是其计算量较大，且依赖于精确的系统数学模型，当系统参数变化时，补偿效果不好。公开号为CN102157941A的专利《基于简化模型的三相并联型有源电力滤波器滑模控制方法》将基波有功电流和谐波电流进行统一滑模控制，提高了系统的快速性和鲁棒性，但是在负载切换过程中，直流侧电压波动较大，降低了补偿精度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种并联型有源电力滤波器的控制方法，该方法控制简单、动态响应快、并且具有很强鲁棒性，能够克服现有技术中存在的缺陷。为实现以上目标，通过以下方案来实现：一种并联型有源电力滤波器的控制方法，包括以下步骤：（1）计算补偿电流的基波有功电流参考值检测直流侧电容电压，并与其给定值做差，该误差由电压外环PI控制器进行调节，电压外环PI控制器的输出即为补偿电流的基波有功电流参考值；（2）计算补偿电流的谐波电流参考值检测负载侧电流，并采用基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测方法计算出负载电流中的谐波电流，即为补偿电流的谐波电流参考值；（3）计算实际补偿的基波有功电流和谐波补偿电流检测有源电力滤波器支路电流，通过该电流计算得到调节直流侧电容电压的实际补偿的基波有功电流和实际补偿的谐波电流；（4）计算误差并分别进行调节将实际补偿的基波有功电流与补偿电流的基波有功电流参考值做差，并采用PI控制器对差值进行调节，输出调制直流侧电压的信号；将实际补偿的谐波电流与补偿电流的谐波电流参考值做差，并通过滑模控制器对误差进行调节；（5）生成PWM控制信号将滑模控制器的输出与调制直流侧电压的信号相加，得到目标PWM调制信号，经SPWM模块，得到PWM控制信号，实现直流侧电压稳定控制和谐波电流跟踪控制。上述谐波电流跟踪控制具体包括以下步骤：（1）检测有源电力滤波器支路电流，经dq变换得到实际补偿电流在d轴和q轴的分量；（2）将实际补偿电流在d轴和q轴的分量，经过低通滤波器得到实际补偿的基波有功电流在d轴和q轴的分量；（3）将实际补偿电流减去基波有功电流，得到实际补偿的谐波电流在d轴和q轴的分量；（4）将实际补偿的谐波电流与补偿电流的谐波电流参考值做差，得到的误差经过一个滑模控制器进行调节，得到控制谐波电流的调制波，实现对谐波电流的跟踪控制。上述直流侧电容电压控制方法具体包括以下步骤：（1）检测直流侧电容电压，并与其给定值做差，该误差由电压外环PI控制器进行调节，电压外环PI控制器的输出作为补偿电流的基波有功电流参考值；（2）检测有源电力滤波器支路电流，经dq变换得到实际补偿电流在d轴和q轴的分量；再经过低通滤波器滤除实际补偿的谐波电流得到实际补偿的基波有功电流在d轴和q轴的分量，其中d轴为有功分量，q轴为无功分量；将实际补偿的基波有功电流在d轴上的分量与补偿电流的基波有功电流参考值做差，q轴电流与目标值0做差，得到的误差值由电流内环PI控制器进行调节，该控制器的输出为控制直流侧电容电压的调制波；（3）调制波经SPWM模块，得到PWM控制信号，实现对直流侧电容电压的稳定控制。本专利技术解决了在负载切换过程中系统动态响应速度慢，直流侧电压波动大的问题，并且该方法对系统参数变化和外部干扰不敏感，具有很强鲁棒性。附图说明图1是本专利技术的并联型有源电力滤波器结构图。图2是本专利技术的并联型有源电力滤波器的控制结构图。具体实施方式下面对具体实施方式作出进一步的说明。实施一种并联型有源电力滤波器的控制方法，该控制方法是按下列步骤进行的：（1）计算补偿电流的基波有功电流参考值检测直流侧电容电压，并与其给定值做差，该误差由电压外环PI控制器进行调节，电压外环PI控制器的输出即为补偿电流的基波有功电流参考值；（2）计算补偿电流的谐波电流参考值检测负载侧电流，并采用基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测方法计算出负载电流中的谐波电流，即为补偿电流的谐波电流参考值；（3）计算实际补偿的基波有功电流和谐波补偿电流检测有源电力滤波器支路电流，通过该电流计算得到调节直流侧电容电压的实际补偿的基波有功电流和实际补偿的谐波电流；（4）计算误差并分别进行调节将实际补偿的基波有功电流与补偿电流的基波有功电流参考值做差，并采用PI控制器对差值进行调节，输出调制直流侧电压的信号；将实际补偿的谐波电流与补偿电流的谐波电流参考值做差，并通过滑模控制器对误差进行调节；（5）生成PWM控制信号将滑模控制器的输出与调制直流侧电压的信号相加，得到目标PWM调制信号，经SPWM模块，得到PWM控制信号，实现直流侧电压稳定控制和谐波电流跟踪控制。在上述实施方案中，有源电力滤波器支路电流是实际补偿电流，实际补偿电流包括用于直流侧电压控制的基波有功电流和用于谐波补偿的谐波电流。在上述实施方案中，谐波电流跟踪控制具体包括以下步骤：（1）检测有源电力滤波器支路电流，经dq变换得到实际补偿电流在d轴和q轴的分量；（2）将实际补偿电流在d轴和q轴的分量，经过低通滤波器得到实际补偿的基波有功电流在d轴和q轴的分量；（3）将实际补偿电流减去基波有功电流，得到实际补偿的谐波电流在d轴和q轴的分量；（4）将实际补偿的谐波电流与补偿电流的谐波电流参考值做差，得到的误差经过一个滑模控制器进行调节，得到控制谐波电流的调制波，实现对谐波电流的跟踪控制。在上述实施方案中，直流侧电容电压的控制具体包括以下步骤：（1）检测直流侧电容电压，并与其给定值做差，该误差由电压外环PI控制器进行调节，电压外环PI控制器的输出作为补偿电流的基波有功电流参考值；（2）检测有源电力滤波器支路电流，经dq变换得到实际补偿电流在d轴和q轴的分量；再经过低通滤波器滤除实际补偿的谐波电流得到实际补偿的基波有功电流在d轴和q轴的分量，其中d轴为有功分量，q轴为无功分量；将实际补偿的基波有功电流在d轴上的分量与补偿电流的基波有功电流参考值做差，q轴电流与目标值0做差，得到的误差值由电流内环PI控制器进行调节，该控制器的输出为控制直流侧电容电压的调制波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并联型有源电力滤波器的控制方法，所述控制方法是进行谐波补偿电流控制与直流侧电容电压控制，采用滑模解耦控制方法对谐波补偿电流进行控制，实现谐波电流的跟踪控制；采用双闭环控制方法对直流侧电容电压进行控制，实现直流侧电容电压的稳定控制；所述直流侧电容电压的双闭环控制是检测有源电力滤波器支路电流，通过该电流计算得到实际补偿电流中的基波有功电流，将实际补偿电流中的基波有功电流与基波有功电流参考值做差，并通过PI控制器对误差进行调节；所述谐波补偿电流的滑模解耦控制是检测有源电力滤波器支路电流，通过该电流计算得到实际补偿电流中的谐波电流，将实际补偿的谐波电流与谐波电流参考值做差，并通过滑模控制器对误差进行调节。

【技术特征摘要】
1.一种并联型有源电力滤波器的控制方法，所述控制方法是进行谐波补偿电流控制与直流侧电容电压控制，采用滑模解耦控制方法对谐波补偿电流进行控制，实现谐波电流的跟踪控制；采用双闭环控制方法对直流侧电容电压进行控制，实现直流侧电容电压的稳定控制；所述直流侧电容电压的双闭环控制是检测有源电力滤波器支路电流，通过该电流计算得到实际补偿电流中的基波有功电流，将实际补偿电流中的基波有功电流与基波有功电流参考值做差，并通过PI控制器对误差进行调节；所述谐波补偿电流的滑模解耦控制是检测有源电力滤波器支路电流，通过该电流计算得到实际...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋建成，高云广，田飞燕，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14