一种新型的有源电力滤波器电流控制方法技术

本发明专利技术公开一种新型有源电力滤波器电流控制方法，其特征在于该方法的电压外环采用滑模变结构控制，在电流内环，当系统电流偏差被控制在一定范围内时，开关状态的选择以提高系统的控制精度为目标；当系统电流偏差较大时，开关状态的选择以提高暂态响应速度为目标。该新型有源电力滤波器电流控制方法，使用滑模变结构控制器实现电流控制方法，能够有效克服了传统PI控制器依赖于系统参数，抗扰动能力差等问题，能够提高系统的鲁棒性，消除稳态误差，有效提高APF系统的暂态响应速度及抗扰动能力。

A novel current control method for active power filter

The present invention discloses a new current control method of active power filter. Its characteristic is that the voltage outer ring of the method is controlled by sliding mode variable structure. In the current inner loop, when the current deviation is controlled in a certain range, the selection of the switch state is aimed at improving the control precision of the system; when the system current deviation is more deviation, At large, the choice of switch state is aimed at improving the transient response speed. The current control method of the new active power filter uses the sliding mode variable structure controller to realize the current control method. It can effectively overcome the problems of the traditional PI controller depending on the system parameters and the poor disturbance resistance. It can improve the robustness of the system, eliminate the steady-state error, and effectively improve the transient response speed of the APF system. Anti disturbance ability.

【技术实现步骤摘要】
一种新型的有源电力滤波器电流控制方法
本专利技术属于电流控制领域，尤其涉及一种基于滑模变结构的滞环空间矢量控制的新型有源电力滤波器电流控制方法。
技术介绍
近年来，随着电力电子装置在电力系统中的大量使用，不断向电网注入无功和谐波成分，致使电网电压出现三相不平衡、闪变及谐波等问题，影响着电网的利用效率和电能质量，甚至还会威胁电网安全。有源电力滤波器（APF）作为一种有效的谐波抑制和无功补偿设备，逐渐成为工程领域争相研究的热门课题。在多数应用场合，并联型APF采用电压型功率变换器。通常APF需要实现2个控制目标：一是将直流侧电压控制在给定的目标值，以抵御电网电压和负载波动的影响，保持系统稳定性；二是控制变换器实现电流的跟踪控制，使系统获得高功率因数和较高质量的电流波形。为了实现上述控制目标，绝大多数的APF控制系统都采用双闭环控制结构。外环控制器负责稳定直流侧电压，通常采用比例积分（PI）调节器，传统PI调节器的P、I参数依赖于被控对象，所以当系统运行环境改变时，传统PI调节器将难以保证系统的动态特性，甚至会引发系统振荡，严重影响APF装置的正常运行。内环控制器常采用电流控制，APF常用的电流控制方法包括滞环控制和空间矢量控制。在三相静止坐标系下的电流滞环控制设计原理简单，易于实现，不受系统参数影响，能够获得快速的动态响应和较高的电流控制精度。但这种控制策略会使得功率开关管的工作频率不固定，不利于网侧滤波器设计，还会带来较高的开关应力。在两相同步旋转坐标系下，电流内环的各交流分量均被转换为直流分量，可以很方便地采用空间矢量PWM（SVPWM）控制。这种控制能得到固定的开关频率，便于系统参数设计，是目前应用比较广泛的控制策略，但其在控制精度及动态响应方面要稍逊于滞环控制。
技术实现思路
本专利技术就是针对上述问题，设计了一种基于滑模变结构的滞环空间矢量控制的新型有源电力滤波器电流控制方法，其电压外环采用滑模变结构控制，以克服传统PI调节器抗扰动能力差等问题。在电流内环，当系统电流偏差被控制在一定范围内时，开关状态的选择以提高系统的控制精度为目标；当系统电流偏差较大时，开关状态的选择以提高暂态响应速度为目标。本专利技术采用的技术方案是，一种新型有源电力滤波器电流控制方法，包括滑模变结构控制器、控制芯片、非线性负载。所述的滑模变结构控制器，电压外环控制器采用滑模变结构控制器来完成，能够有效保证电压外环的稳定性，实现直流侧电压的实时跟踪控制。电流内环是将误差电流矢量设置2个临界值H1、H2（H1>H2），根据电流偏差所在范围，决定开关状态的目标选择。所述的控制芯片，选用2片DSPTMS320F2812作为核心控制芯片。逆变器功率器件采用英飞凌型号FP100R12WKT4的IGBT，额定电压为1200V，额定电流为100A。所述的非线性负载由三相二极管整流桥及其直流侧电阻构成。谐波为6k1次，且5、7、11和13次等低次谐波为主。本专利技术的有益效果是，该新型有源电力滤波器电流控制方法，使用滑模变结构控制器实现电流控制方法，能够有效克服了传统PI控制器依赖于系统参数，抗扰动能力差等问题，能够提高系统的鲁棒性，消除稳态误差，有效提高APF系统的暂态响应速度及抗扰动能力。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。本专利技术保护范围不仅局限于以下内容的表述。图1是本专利技术电路原理框图。具体实施方式如图所示，本专利技术的新型有源电力滤波器电流控制方法，包括滑模变结构控制器、控制芯片、非线性负载。所述的滑模变结构控制器，电压外环控制器采用滑模变结构控制器来完成，能够有效保证电压外环的稳定性，实现直流侧电压的实时跟踪控制。所述的控制芯片，选用2片DSPTMS320F2812作为核心控制芯片，2片DSP之间通过双口RAMIDT70V24通信。DSPTMS320F2812是TI公司推出的功能强大的32位定点DSP，最高运行频率可以达到150MHz，保证了控制系统有足够的运算能力，除此之外，成本更低，能够实现更简单、高效的控制。完成电压、电流采样、基波运算、电流闭环控制等处理功能。逆变器功率器件采用英飞凌型号FP100R12WKT4的IGBT，额定电压为1200V，额定电流为100A。所述的非线性负载由三相二极管整流桥及其直流侧电阻构成。由于电压与电流不成线性关系，在负载的投入、运行过程中，电压和电流的关系是经常变化的，以此产生谐波，作为谐波源。以上关于本专利技术的具体描述，没有局限性，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本专利技术进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型有源电力滤波器电流控制方法，包括滑模变结构控制器、控制芯片、非线性负载，其特征在于该方法的电压外环采用滑模变结构控制，在电流内环，当系统电流偏差被控制在一定范围内时，开关状态的选择以提高系统的控制精度为目标；当系统电流偏差较大时，开关状态的选择以提高暂态响应速度为目标。

【技术特征摘要】
1.一种新型有源电力滤波器电流控制方法，包括滑模变结构控制器、控制芯片、非线性负载，其特征在于该方法的电压外环采用滑模变结构控制，在电流内环，当系统电流偏差被控制在一定范围内时，开关状态的选择以提高系统的控制精度为目标；当系统电流偏差较大时，开关状态的选择以提高暂态响应速度为目标。2.根据权利要求1所述的新型有源电力滤波器电流控制方法，其特征在于，所述的滑模变结构控制器，电压外环控制器采用滑模变结构控制器来完成，能够有效保证电压外环的稳定性，实现直流侧电压的实时跟踪控制；电流内环是将误差电流矢量设置2个临界值H1、H2（H1&...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘德宝，
申请(专利权)人：刘德宝，
类型：发明
国别省市：辽宁,21