基于高补偿精度电流环的复合控制型有源滤波器制造技术

本实用新型专利技术涉及有源滤波器电流环复合控制技术领域，尤其涉及基于高补偿精度电流环的复合控制型有源滤波器，包括连接在采样侧电网上的有源滤波器通用控制电路，所述的有源滤波器通用控制电路包括谐波分离模块；所述的谐波分离模块的输出端依次通过电流环复合控制器、滤波模块连入负载侧电网；所述的滤波模块的输出端连接电流环复合控制器的输入端。本实用新型专利技术能有效的消除所有包含在稳定闭环内的周期性误差，提高稳态精度。

Composite control type active filter based on high compensation precision current loop

The utility model relates to the field of composite control of active power filter current loop, especially relates to a composite control type active filter compensation current loop based on high accuracy, including the connection in general sampling control active power filter circuit side on the grid, the universal active filter control circuit comprises a harmonic separation module; the output end of the harmonic separation module in the current loop composite controller and filter module connected to the load side of power grid; the output filter module is connected with the input end of the controller of current loop. The utility model can effectively eliminate all the periodic errors contained in the stable closed loop, and improve the steady state accuracy.

【技术实现步骤摘要】
基于高补偿精度电流环的复合控制型有源滤波器
本专利技术涉及有源滤波器电流环复合控制
，尤其涉及基于高补偿精度电流环的复合控制型有源滤波器。
技术介绍
自晶闸管诞生以来，因其衍生的电力电子产品不断地改变着人们的日常生活，基于晶闸管的电力电子产品的优越性越来越受到人们的关注与引用。与此同时电网中大量的引入了基于晶闸管等非线性负载的电力电子设备，导致了严重的电网谐波污染。这主要是因为这些负载的非线性、冲击性和不平衡的用电特性造成的。因此用于谐波抑制的有源滤波器技术逐渐的成为近几年国内外电力电子和电工领域及用电领域的研究热点之一。有源电力滤波器(APF)是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它是基于现代控制技术和先进的数字化高速处理器，对相关数据进行高速处理，使其能够对不同幅值大小和频率的谐波进行快速的跟踪补偿，在微秒单位里进行快速的反应，使电网系统中谐波的总矢量和为零。相对与无源滤波器，只能在工频周期内进行过零投切的反应速度和只能够被动吸收固定的频率与大小的谐波而言，有源滤波器可以通过采样负载电流并进行各次谐波的分离及无功的分离，通过有源滤波器的控制并主动的发出电流的大小、频率和相位，并且快速响应，抵消负载中的相应的谐波。电流，实现了动态跟踪补偿，不仅可以补偿谐波和无功而且还能够处理不平衡问题。有源滤波器从负载电流或者系统电流采集开始，并实时的对采集数据进行快速的处理，根据采集的数据快速的消除系统的谐波、无功和不平衡问题，从而改善电网的供电质量。有源滤波器与传统的无源滤波器相比较，APF的补偿方式更为灵活，补偿功能也更全面，可以补偿所有的谐波也可以按照指定次的谐波进行补偿，除了具备补偿谐波的同时还可以补偿部分无功和三相不平衡电流。目前并联APF经过相关的控制算法，达到谐波单次分离的功能和无功分离，不平衡电流的分离，以分离的相关电流做为参考指令电流IRa和装置输出电流ICa做误差值，误差值经过电流跟踪控制算法，及时快速的让装置发出和系统中谐波分量相反的矢量值。但是传统的电流跟踪控制策略多为滞环控制、传统的PI跟踪、修正型的PI控制算法等，其中滞环控制会产生较宽的谐波频谱，没有固定的开关频率，无法控制输入电网的开关频率次谐波电流，从而引起APF的输出滤波器的参数无法确定；对于传统的PI控制器是一直沿用于直流量的无静态误差的跟踪控制，对于APF的谐波电流来讲，跟踪的是交流量，PI无法实现无静态误差跟踪控制，对于参考指令电流IRa和装置发出电流的误差值，作用速度和准确度较低，无法实现完全跟踪控制，引起装置补偿率较低，达不到完全抵消系统中的谐波电流。现有公告号为CN201510018591的中国专利技术专利申请文件，公开了一种《一种基于PI控制有源滤波器的快速电流跟踪控制方法》，包括“步骤一：设定最大误差电流响应值△imax；步骤二：获得误差电流值△i；步骤三：用误差电流值△i除以最大误差电流响应值△imax，获得其整数倍数值n及误差余数电流△i’；步骤四：误差余数电流△i’直接进入PI调节器计算获得第一输出电压V1,将整数倍数值n通过伏秒特性计算获得第二输出电压V2；步骤五：将第一输出电压V1和第二输出电压V2相加得到调制电压V。通过在PI调节前加入输入误差限制，然后在PI输出后补充，实现输出电压对电流的无延迟响应。”然而，该专利技术专利需要设定最大误差电流响应值，不属于闭环自适应控制，不能够随负载电流的动态大小变化进行自行调节。整个控制方法采用开环控制，当设定值与系统负载实际需要值过大时，容易产生过补偿或者欠补偿情况。在其整个控制系统中最大误差电流响应值难以界定，针对实际负载频繁变换的场所，最大误差电流响应值难以确定一个合理的取值。另外在该控制算法系统中谐波目标电流和输出电流的误差总是趋于不断变化的，得到的误差值再与设定的最大误差电流响应值做整数倍和余数倍的运算，只是变相的把PI跟踪的差值变小，并不能真正的起到无静差的跟踪的目的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种稳态精度高，响应速度快，能够通过对交流量的跟踪消除静态误差的基于高补偿精度电流环的复合控制型有源滤波器。为解决上述问题，本专利技术的一种技术方案是：本专利技术基于高补偿精度电流环的复合控制型有源滤波器，包括连接在采样侧电网上的有源滤波器通用控制电路，所述的有源滤波器通用控制电路包括谐波分离模块；所述的谐波分离模块的输出端依次通过电流环复合控制器、滤波模块连入负载侧电网；所述的滤波模块的输出端连接电流环复合控制器的输入端。进一步地，所述的电流环复合控制器包括电流外环控制系统和电流内环控制系统。进一步地，所述的电流外环控制系统包括前向通道调制单元以及后向通道反馈单元。进一步地，所述的电流内环控制系统包括电流内环PI控制单元。进一步地，所述的有源滤波器通用控制电路包括模拟信号调理电路、数字化处理器。进一步地，所述的滤波模块包括IGBT驱动器、逆变器模块、LCL滤波连网模块。相比较于现有技术，本专利技术针对现有技术的缺陷，本专利技术针对传统的电流跟踪控制算法对于交流量无法达到无静差跟踪问题，提出了一种基于内模原理及PI控制的复合型控制器。所述的复合型控制器通过前一周期中出现的波形的畸变将在下一基波周期的同一时间重复出现，然后控制器根据指令信号与反馈信号的误差确定所需要的纠正信号，在下一周波同一时刻将此校正信号叠加在原控制信号上，从而消除以后每个周期中将出现的重复性畸变，能有效的消除所有包含在稳定闭环内的周期性误差，提高稳态精度。在提高稳态精度的同时为了提高动态响应时间，把基于内模原理的前向通道和后向通道控制算法嵌入到PI控制器内环中，利用PI加快系统动态响应速度，从而提高整个电流环控制的稳态精度和动态性能，保障电流跟踪补偿精度达到最佳的效果。本专利技术提出一种电流跟踪无静态误差的复合型控制算法，解决PI跟踪交流量无法实现无静差跟踪的问题，同时也解决了准比例谐振控制器(PR)需要多通道，参数匹配较繁琐的问题。本专利技术经过复合创新，对电流环采用多重控制算法，电流外环固定时间段内进行谐波参考指令电流IRa的修复纠正，不断地使其趋近于系统中的谐波电流值，提高系统的稳态精度，电流内环利用跟踪控制，快速的做出动态响应提高动态精度，并以此来提高有源滤波器的滤波性能。本专利技术基于内模原理的误差纠正控制器，在工作后逐个点的对目标电流值和装置输出电流值的误差进行纠正，使其下一个周期的指令电流趋近于上一个周期的电流值，这样再给PI控制器就不会存在突变情况，适合PI控制器。采用闭环控制，不需要进行误差参数设定，控制系统根据实际目标电流和装置输出电流的差值，进行闭环的误差纠正，不需要考虑最优化的动态响应值。由于PI控制系统中的积分参数在周波内，积分值最终为零，积分校正效果不存在，基于内模原理的纠正器可以弥补积分效应，对PI的积分进行补偿。附图说明图1是本专利技术所涉及的有源滤波器的整体结构示意图图2是本专利技术所涉及的基于高补偿精度电流环复合控制器结构示意图。图3是本专利技术所涉及的电流环复合控制器的控制算法传递函数流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例进一步详细说明本专利技术，但本专利技术的保护范围并不限于此。参照图1，本专利技术基于高补偿精度电流环的复合控制型有源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于高补偿精度电流环的复合控制型有源滤波器，包括连接在采样侧电网上的有源滤波器通用控制电路，所述的有源滤波器通用控制电路包括谐波分离模块；其特征在于，所述的谐波分离模块的输出端依次通过电流环复合控制器、滤波模块连入负载侧电网；所述的滤波模块的输出端连接电流环复合控制器的输入端。

【技术特征摘要】
1.一种基于高补偿精度电流环的复合控制型有源滤波器，包括连接在采样侧电网上的有源滤波器通用控制电路，所述的有源滤波器通用控制电路包括谐波分离模块；其特征在于，所述的谐波分离模块的输出端依次通过电流环复合控制器、滤波模块连入负载侧电网；所述的滤波模块的输出端连接电流环复合控制器的输入端。2.根据权利要求1所述的一种基于高补偿精度电流环的复合控制型有源滤波器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海宇，李帮家，安尔东，王莉，马庆华，魏平，杨奇，楼科，
申请(专利权)人：杭州得诚电力科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33