本发明专利技术公开一种有源电力滤波技术领域中的双模块有源电力滤波器并联系统的模型预测控制方法，基于64个合成电压矢量和三相电网电压、三相补偿电流计算出补偿电流预测值，经价值函数评估计算出64个评估值，根据64个评估值中最小值对应的合成电压矢量所对应的开关状态控制两个逆变器；本发明专利技术将基于共直流母线并联三相逆变器的有源电力滤波器作为六桥臂逆变系统进行整体离散化数学建模，对两个逆变器的三相谐波补偿电流进行电流预测，通过评估价值函数对并联三相逆变器的64个合成电压矢量遍历寻优，实现了两个逆变器之间环流的全局优化，有效抑制了并联逆变器环流，提升了有源电力滤波器的谐波补偿精度和系统效率。力滤波器的谐波补偿精度和系统效率。力滤波器的谐波补偿精度和系统效率。
【技术实现步骤摘要】
一种双模块有源电力滤波器并联系统的模型预测控制方法
[0001]本专利技术属于电力电子装置中的有源电力滤波
，具体涉及一种有源电力滤波器并联系统的模型预测控制技术。
技术介绍
[0002]电力系统发电、输电、配电和用电环节中电力电子装置的广泛使用，导致公共电网的谐波污染问题日益严重。与无源电力滤波器相比，有源电力滤波器因其具有稳态精度高、动态响应快、适应电网参数波动能力强、系统稳定性好、装置体积小等诸多优点，成为改善现代电力系统电能质量的主流解决方法。根据系统构成方式不同，有源电力滤波器主要分为串联型、并联型和混合型，其中并联型有源电力滤波器具有方便接入电网、对电网影响小等优点，得到了最为广泛的工业应用。
[0003]随着电力电子装置等非线性负载的大量接入电网，工业现场对大容量有源电力滤波器的需求越来越旺盛。受限于功率开关器件容量和成本等因素的限制，大容量有源电力滤波器通常采用多模块逆变器并联运行的有源滤波方法。相比独立直流母线多模块并联结构，共直流母线多模块有源电力滤波器并联运行系统具有体积小、成本低、谐波补偿灵活、冗余容错性能好、便于模块化生产等优点，在未来电力电子化电力系统中的谐波治理领域有着很好的应用前景。但是，共直流母线逆变器并联结构导致了固有的环流问题，影响了有源电力滤波器的谐波补偿性能。因此，必须采取有效的控制策略来抑制并联逆变器之间的环流。
[0004]目前，针对共直流母线多模块有源电力滤波器并联系统的环流抑制问题，文献1(“双重化有源电力滤波器环流抑制策略研究”，葛森等，电气传动，2017，47(1)：3
–
6)提出一种无差拍环流抑制策略，通过调整零矢量的作用时间来抑制并联逆变器之间的环流，但是，实际有源电力滤波器系统的各种非线性因素会导致零矢量作用时间产生计算偏差，从而影响谐波补偿精度。文献2(“模块化多APF并联环流抑制研究”，禹华军等，电气自动化，2017，39(1)：41
–
44)提出一种正序、负序和零序电流协调控制的环流抑制措施，但是，其中的PI控制器不仅无法实现谐波补偿电流的无静差跟踪效果，而且积分器的存在也降低了系统响应速度。文献3(“Selection of design parameters to reduce the zero
‑
sequence circulating current flow in parallel operation of dc linked multiple shunt APF units”，Shafiuzzaman K.K.，et al，Advances in Power Electronics，2013，381581：1
–
13)通过优化控制参数改善共直流母线双模块有源电力滤波器并联系统的环流抑制性能，但是，实际中仅仅通过调整参数难以实现环流的有效抑制。因此，一种既能有效抑制并联逆变器环流又能提升有源电力滤波器动态响应速度的控制方法，是大功率多模块有源电力滤波器应用领域迫切需要解决的问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是，针对现有并联逆变器控制技术的不足，提出一种双模块有源电
力滤波器并联系统的模型预测控制方法，抑制并联逆变器环流，改善谐波补偿稳态精度，提高谐波补偿动态响应速度，提升系统效率，降低电容器成本体积。
[0006]为实现上述目的，本专利技术一种双模块有源电力滤波器并联系统的模型预测控制方法采用的技术方案是：
[0007]分别检测且经坐标变换得到dq0坐标系下的三相电网电压以及并联的两个逆变器的三相补偿电流，根据两个逆变器开关状态得到dq0坐标系下的64个合成电压矢量，基于64个合成电压矢量和所述的三相电网电压、所述的三相补偿电流计算出补偿电流预测值i
hd
(k+1)、i
hq
(k+1)、i
h0
(k+1)，k为当前检测时间；
[0008]三相负载电流输入带通滤波器得到基波分量，将三相负载电流i
Labc
和基波分量相减后再经坐标变换得到dq0旋转坐标系下的补偿电流给定值i
hdref
、i
hqref
、i
h0ref
，
[0009]公共直流母线电压及其给定值相比较得到的电压差值经PI调节后获得损耗电流，所述的损耗电流和d轴的补偿电流给定值i
hdref
相加得到补偿电流给定值的d轴总分量i
hdref_tatol
；
[0010]经价值函数评估计算出64个评估值：
[0011]K1为并联逆变器的环流抑制权重系数，K2为有源电力滤波器的补偿电流限幅系数；
[0012]根据64个评估值中最小值对应的合成电压矢量所对应的开关状态控制两个逆变器。
[0013]进一步地，根据所述的合成电压矢量对并联系统建模，得到连续域电流状态方程，对所述的连续域电流状态方程进行离散化得到所述的补偿电流预测值i
hd
(k+1)、i
hq
(k+1)、i
h0
(k+1)。
[0014]本专利技术采用上述技术方案后具有以下有益效果：
[0015]1.本专利技术将基于共直流母线并联三相逆变器的有源电力滤波器作为六桥臂逆变系统进行整体离散化数学建模，对两个逆变器的三相谐波补偿电流进行电流预测，通过评估价值函数对并联三相逆变器的64个合成电压矢量进行遍历寻优，获得每个逆变器输出的最优电压矢量，实现了两个逆变器之间环流的全局优化，有效抑制了并联逆变器环流，提升了有源电力滤波器的谐波补偿精度和系统效率。
[0016]2.本专利技术采用模型预测电流控制策略进行共母线双模块有源电力滤波器的补偿电流控制和开关状态直接优化选择，实现补偿电流闭环预测跟踪控制，补偿电流控制环路中无需传统的PI控制器，因此能够显著提升有源电力滤波器的谐波补偿响应速度，降低电容器成本体积。
附图说明
[0017]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案进行详细说明：
[0018]图1为双模块有源电力滤波器并联系统的模型预测控制框图；
[0019]图2为图1中模型预测控制器及其外接结构框图；
[0020]图3为本专利技术模型预测控制方法仿真测试下非线性负载的A相电流仿真波形图；
[0021]图4为本专利技术模型预测控制方法仿真测试下有源电力滤波器的A相补偿电流仿真波形图；
[0022]图5为本专利技术模型预测控制方法仿真测试下并联逆变器的环流仿真波形图；
[0023]图6为本专利技术模型预测控制方法仿真测试下电网的A相电流仿真波形图；
[0024]图7为本专利技术模型预测控制方法仿真测试下负载突变前后的A相补偿电流仿真波形图。
具体实施方式
[0025]如图1所示，双模块有源电力滤波器并联系统包括：两个三相逆变器、一个直流母线电容器、两套三相滤波电感、三套三相电流传感器、一套三相电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双模块有源电力滤波器并联系统的模型预测控制方法，其特征是包括：分别检测且经坐标变换得到dq0坐标系下的三相电网电压以及并联的两个逆变器的三相补偿电流，根据两个逆变器开关状态得到dq0坐标系下的64个合成电压矢量，基于64个合成电压矢量和所述的三相电网电压、所述的三相补偿电流计算出补偿电流预测值i
hd
(k+1)、i
hq
(k+1)、i
h0
(k+1)，k为当前检测时间；三相负载电流输入带通滤波器得到基波分量，将三相负载电流i
Labc
和基波分量相减后再经坐标变换得到dq0坐标系下的补偿电流给定值i
hdref
、i
hqref
、i
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，公共直流母线电压及其给定值相比较得到的电压差值经PI调节后获得损耗电流，所述的损耗电流和d轴的补偿电流给定值i
hdref
相加得到补偿电流给定值的d轴总分量i
hdref_tatol
；经价值函数评估计算出64个评估值：K1为并联逆变器的环流抑制权重系数，K2为有源电力滤波器的补偿电流限幅系数；根据64个评估值中最小值对应的合成电压矢量所对应的开关状态控制两个逆变器。2.根据权利要求1所述的一种双模块有源电力滤波器并联系统的模型预测控制方法，其特征是：根据所述的合成电压矢量对并联系统建模，得到连续域电流状态方程，对所述的连续域电流状态方程进行离散化得到所述的补偿电流预测值i
hd
(k+1)、i
hq
(k+1)、i
h0
(k+1)。3.根据权利要求2所述的一种双模块有源电力滤波器并联系统的模型预测控制方法，其特征是：所述的连续域电流状态方程是：i
hd
、i
hq
、i
h0
为dq0坐标系下的总补偿电流，i
hd1
(k)、i
hq1
(k)、i
h01
(k)和i
hd2
(k)、i
hq2
(k)、i
h02
(k)分别为dq0坐标系下两个逆变器的三相补偿电流，L
...
【专利技术属性】
技术研发人员：殷叶军，唐红雨，许德志，
申请(专利权)人：常熟仲乐电气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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