一种并联型有源电力滤波器直流侧电压低频纹波抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种并联型有源电力滤波器直流侧电压低频纹波抑制方法，属于电力电子控制领域。该方法包括如下步骤：步骤1：在传统并联型有源电力滤波器直流侧并联一个双向Buck

【技术实现步骤摘要】
一种并联型有源电力滤波器直流侧电压低频纹波抑制方法


[0001]本专利技术涉及电力电子控制领域，具体涉及一种并联型有源电力滤波器直流侧电压低频纹波抑制方法。

技术介绍

[0002]有源电力滤波器兼顾快速谐波补偿和无功补偿功能，是电能质量治理中的重要装置，可以很好地补偿由各种整流器、逆变器等非线性负载引起的谐波，改善电能质量。其中，并联型有源电力滤波器(shunt active power filter，SAPF)在发生故障时很容易与电网断开而不影响其他设备的运行，目前被广泛应用于电力系统中。
[0003]三相对称电网中的负载谐波主要包括6k+1(k＝1,2,
…
(自然数))次正序谐波和6k+5(k＝0,1,
…
(自然数))次负序谐波，SAPF在对这些谐波进行补偿时会导致其直流侧电压存在6k(k＝1,2,
…
(自然数))次波动。直流侧电压波动幅值大小极大影响了SAPF输出电流的质量，为了抑制直流侧电压波动，传统的做法是在SAPF直流侧并联一个大容值的电解电容来减缓波动，但是电解电容存在电解液易挥发，寿命短的缺陷，尤其是在波动电压较大的时候，波动电流对电解电容进行反复的充放电，加速电容的老化，需要频繁更换电解电容，影响装置的可靠性，同时，大容值的电解电容极大影响直流侧电压的响应速度。此外，为了避免直流侧波动电压对SAPF输出电流造成影响，需要加入一个截止频率很低的低通滤波器，这又进一步降低了系统的响应速度。
[0004]目前，一部分学者通过引入谐振控制器对SAPF直流侧电压进行波动抑制，但是效果甚微，同时还会对SAPF输出电流产生一定的影响。本专利技术从拓扑结构的角度出发，基于有源功率解耦技术，将SAPF直流侧波动功率转移至辅助电容，从而实现SAPF直流侧电压的波动抑制，SAPF直流侧电压最终只含直流成分和高次谐波成分，这样可以用一个小容值的薄膜电容替代传统的大容值电解电容，增加装置的可靠性；同时在直流侧电压控制环节消除低通滤波器，加快系统的响应速度。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服现有技术存在的不足，基于有源功率解耦技术，提出一种并联型有源电力滤波器直流侧电压低频纹波抑制方法。具体技术实施方案如下：
[0006]一种并联型有源电力滤波器直流侧电压低频纹波抑制方法，包括步骤：
[0007]步骤1：在传统并联型有源电力滤波器直流侧并联一个双向Buck
‑
Boost有源功率解耦电路；
[0008]步骤2：通过控制双向Buck
‑
Boost有源功率解耦电路，将有源电力滤波器直流侧6倍频、12倍频、18倍频和24倍频波动功率转移至辅助电容，从而实现有源电力滤波器直流侧电压低频纹波抑制。
[0009]进一步的，所述步骤1中并联双向Buck
‑
Boost有源功率解耦电路的具体方法为：
[0010]在传统并联型有源电力滤波器直流侧增加两个全控型开关器件T1和T2、一个解耦
电感L
r
及一个薄膜电容C
r
；所述T1和T2串联以后一端接在直流母线正极上，另外一端接在辅助电容C
r
上，C
r
的另外一端接在直流母线负极上，解耦电感L
r
的一端接在T1和T2的中点，另外一端接在直流母线负极上构成双向Buck
‑
Boost电路；所述C
d
被用来取代有源电力滤波器直流侧传统的电解电容。
[0011]进一步的，所述步骤2中双向Buck
‑
Boost有源功率解耦电路的控制方法为：
[0012]对解耦电感电流i
Lr
进行反馈闭环控制，用解耦电感电流参考值i
Lr*
减去i
Lr
，差值经过多PR控制器，多PR控制器的输出为解耦电感压降u
Lr
；将辅助电容电压u
r
叠加到u
Lr
上进行前馈补偿，u
r
与u
Lr
的和即为双向Buck
‑
Boost有源功率解耦电路的参考电压u
of
；用u
of
除以有源电力滤波器直流侧电压u
dc
，得到的结果即为双向Buck
‑
Boost有源功率解耦电路的输出调制波u
f
；根据u
f
，基于SPWM技术对功率开关管T1和T2进行驱动。
[0013]进一步的，所述解耦电流控制环节的多PR控制器具体包括：
[0014]一个比例控制器、一个谐振频率为600π的谐振控制器、一个谐振频率为1200π的谐振控制器、一个谐振频率为1800π的谐振控制器和一个谐振频率为2400π的谐振控制器。
[0015]进一步的，所述得到解耦电感电流参考值i
Lr*
的具体方法为：
[0016]将有源电力滤波器直流侧电容C
d
上的电流i
dc
输入带通滤波器后得到i
d*
；对辅助电容电压u
r
进行PI控制后得到i
r*
；将i
d*
和i
r*
相加，得到的和即为解耦电感电流的给定值i
Lr*
。
[0017]进一步的，所述解耦电流参考值计算环节的带通滤波器具体包括：
[0018]一个谐振频率为600π的带通滤波器、一个谐振频率为1200π的带通滤波器、一个谐振频率为1800π的带通滤波器和一个谐振频率为2400π的带通滤波器。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有如下优势：
[0020]1)本专利技术可很好地抑制有源电力滤波器直流侧电压低频纹波，从而用小容值的薄膜电容替代传统大容值的电解电容，提高系统的响应速度，增加装置的可靠性；
[0021]2)本专利技术基于有源功率解耦技术对有源电力滤波器直流侧电压进行波动抑制，消除直流侧电压控制环节的低通滤波器，提升系统的响应速度。此外，采用的是独立型有源功率解耦电路，其控制与有源电力滤波器的控制是分开的，具有控制简单，实现容易的特点。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的有源电力滤波器直流侧电压低频纹波抑制电路及控制原理图。
[0023]图2为有源功率解耦控制投入前后有源电力滤波器直流侧电压变化情况。
[0024]图3为有源功率解耦控制投入前后电网电流变化情况。
[0025]图4为有源功率解耦投入前后辅助电容电压变化情况。
[0026]图5为未投入有源功率解耦控制时直流侧电压FFT分析。
[0027]图6为投入有源功率解耦控制时直流侧电压FFT分析。
[0028]图7为未投入有源功率解耦控制时电网电流FFT分析。
[0029]图8为投入有源功率解耦控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种并联型有源电力滤波器直流侧电压低频纹波抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：在传统并联型有源电力滤波器直流侧并联一个双向Buck
‑
Boost有源功率解耦电路；步骤2：通过控制双向Buck
‑
Boost有源功率解耦电路，将有源电力滤波器直流侧6倍频、12倍频、18倍频和24倍频波动功率转移至辅助电容，从而实现有源电力滤波器直流侧电压低频纹波抑制。2.如权利要求1所述的一种并联型有源电力滤波器直流侧电压低频纹波抑制方法，其特征在于，所述步骤1中并联双向Buck
‑
Boost有源功率解耦电路的具体方法为：在传统并联型有源电力滤波器直流侧增加两个全控型开关器件T1和T2、一个解耦电感L
r
及一个薄膜电容C
r
；所述T1和T2串联以后一端接在直流母线正极上，另外一端接在辅助电容C
r
上，C
r
的另外一端接在直流母线负极上，解耦电感L
r
的一端接在T1和T2的中点，另外一端接在直流母线负极上构成双向Buck
‑
Boost电路；所述C
d
被用来取代有源电力滤波器直流侧传统的电解电容。3.如权利要求1所述的一种并联型有源电力滤波器直流侧电压低频纹波抑制方法，其特征在于，所述步骤2中双向Buck
‑
Boost有源功率解耦电路的控制方法为：对解耦电感电流i
Lr
进行反馈闭环控制，用解耦电感电流参考值i
Lr*
减去i
Lr
，差值经过多PR控制器，多PR控制器的输出为解耦电感压降u
Lr
；将辅助电容电压u
r
叠加到u
Lr
上...

【专利技术属性】
技术研发人员：周娟，徐高祥，李京泽，赵思涵，钊翔坤，王莉，原亚雷，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：