一种单相并联有源滤波器系统技术方案

本发明专利技术涉及一种单相并联有源滤波器系统，包括主电路、驱动电路、电流追踪控制电路和谐波电流指令值运算电路，所述驱动电路包括并联的电压电流双环PI控制器和重复控制器；所述谐波电流指令值运算电路改进了三相瞬时无功功率理论谐波电流检测法，采用了单相i

【技术实现步骤摘要】
一种单相并联有源滤波器系统


[0001]本专利技术涉及谐波分量带电检测
，具体涉及一种单相并联有源滤波器系统。

技术介绍

[0002]有源电力滤波器(APF：Active power filter)是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿，之所以称为有源，是相对于无源LC滤波器，只能被动吸收固定频率与大小的谐波而言，APF可以通过采样负载电流并进行各次谐波和无功的分离，控制并主动输出电流的大小、频率和相位，并且快速响应，抵消负载中相应电流，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功和不平衡。
[0003]谐波检测方法中基于傅里叶级数的检测方法和滑窗离散傅立叶变换检测法优点在于简单且计算效率高，且分辨率高，缺点在于计算量大、对硬件要求较高，延时长，可能会出现频谱泄露、栅栏效应等情况，对突变信号检测精度差。p
‑
q法虽然也能实时检测谐波，但在电压波形畸变或负载有不对称分量时检测谐波不准确。
[0004]控制并联APF的谐波电流和直流电压方面一些传统控制方法应用了PI控制，PI控制对直流量有较好的无差调节，响应速度快。然而，传统的PI控制器需要精确的线性数学模型，这在参数变化、非线性模型和负载扰动下很难获得，并且在全负载范围内单一的PI参数很难使系统运行在最优状态。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提出一种单相并联有源滤波器系统，以提高单相并联有源滤波器的谐波消除效果。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的实施例提出一种单相并联有源滤波器系统，包括主电路、驱动电路、电流追踪控制电路和谐波电流指令值运算电路，所述驱动电路包括并联的电压电流双环PI控制器和重复控制器；所述谐波电流指令值运算电路用于获取负载电流，根据单相i
p
‑
i
q
谐波检测法和所述负载电流计算得到谐波电流指令值；所述电流追踪控制电路用于根据所述谐波电流指令值产生PWM控制信号；所述驱动电路用于根据所述PWM控制信号生成驱动信号；所述主电路用于根据所述驱动信号控制主电路中的开关管通断以产生补偿电流，并将所述补偿电流注入电网。
[0007]可选的，所述根据单相i
p
‑
i
q
谐波检测法和所述负载电流计算得到谐波电流指令值，包括：
[0008]根据单相电网电压e
s
(t)获取相位信号，再与电网电流i
s
(t)进行运算得到含有直流分量的信号，该含有直流分量的信号经过低通滤波器得到直流分量，所述直流分量与所述相位信号再次进行运算得到基波信号i
p
(t)和i
q
(t)，所述负载电流与所述基波信号i
p
(t)和i
q
(t)相减得到瞬时谐波电流，将所述瞬时谐波电流输出作为谐波电流指令值。
[0009]可选的，所述电压电流双环PI控制器的电流内环的闭环传递函数为
[0010][0011]可选的，所述电压电流双环PI控制器的电压外环的闭环传递函数为
[0012][0013]可选的，所述重复控制器的传递函数为：
[0014][0015]实施本专利技术的实施例，至少具有以下有益效果：
[0016]本专利技术的实施例采用单相i
p
‑
i
q
谐波检测法，该检测方法结构更简单、计算量更小；结合采用电压电流双环PI控制和重复控制并联运行的电流复合控制策略，电压电流双环PI控制跟踪速度快，稳定性好，但存在高频时稳态误差大的缺点，带宽较小；在加入重复控制后的补偿效果有了很大的改善，尖峰被有效的率除掉了，重复控制可以改善电流环的带宽，跟踪能力大大增强，从而提高了单相并联有源滤波器的谐波消除效果。
[0017]本专利技术的实施例的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本专利技术实施例中一种单相并联有源滤波器系统的构成图。
[0020]图2为本专利技术实施例中单相并联型APF结构图。
[0021]图3为本专利技术实施例中单相i
p
‑
i
q
谐波检测原理图。
[0022]图4为本专利技术实施例中电流内环原理图。
[0023]图5为本专利技术实施例中电压外环原理图。
[0024]图6为本专利技术实施例中闭环电流内环的波特图。
[0025]图7为本专利技术实施例中的频率特性曲线示意图。
[0026]图8本专利技术实施例中嵌入式重复控制框图。
[0027]图9本专利技术实施例中负载电流波形及谐波分析图。
[0028]图10本专利技术实施例中双环PI控制策略补偿后的负载电流及谐波分析图。
[0029]图11本专利技术实施例中双环PI控制和重复控制相结合的补偿控制策略下负载电流及谐波分析图。
具体实施方式
[0030]以下将参考附图详细说明本专利技术的各种示例性实施例、特征和方面。另外，为了更好的说明本专利技术，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本专利技术同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的
手段未作详细描述，以便于凸显本专利技术的主旨。
[0031]参阅图1
‑
2，本专利技术的实施例提出一种单相并联有源滤波器系统，包括主电路、驱动电路、电流追踪控制电路和谐波电流指令值运算电路，所述驱动电路包括并联的电压电流双环PI控制器和重复控制器；所述谐波电流指令值运算电路用于获取负载电流，根据单相i
p
‑
i
q
谐波检测法和所述负载电流计算得到谐波电流指令值；所述电流追踪控制电路用于根据所述谐波电流指令值产生PWM控制信号；所述驱动电路用于根据所述PWM控制信号生成驱动信号；所述主电路用于根据所述驱动信号控制主电路中的开关管通断以产生补偿电流，并将所述补偿电流注入电网。
[0032]具体而言，参阅图3，将单相电网e
s
(t)作为输入来获取所需的相位信号，再与电网电流i
s
(t)进行运算，得到含有直流分量的信号，然后经过低通滤波器LPF得到需要的直流分量，与相位信号再次进行运算得到基波信号i
p
(t)和i
q
(t)，最后与负载电流相减得到需要的谐波分量。
[0033]具体地，对含有谐波分量的负载电流进行傅立叶分解可得：
[0034][0035]其中，I
fp
、I
fq
分别为单相电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单相并联有源滤波器系统，其特征在于，包括主电路、驱动电路、电流追踪控制电路和谐波电流指令值运算电路，所述驱动电路包括并联的电压电流双环PI控制器和重复控制器；所述谐波电流指令值运算电路用于获取负载电流，根据单相i
p
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i
q
谐波检测法和所述负载电流计算得到谐波电流指令值；所述电流追踪控制电路用于根据所述谐波电流指令值产生PWM控制信号；所述驱动电路用于根据所述PWM控制信号生成驱动信号；所述主电路用于根据所述驱动信号控制主电路中的开关管通断以产生补偿电流，并将所述补偿电流注入电网。2.根据权利要求1所述的单相并联有源滤波器系统，其特征在于，所述根据单相i
p
‑
i
q
谐波检测法和所述负载电流计算得到谐波电流指令值，包括：根据单相电网电压e
...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪清，马楠，鲍鹏飞，王静，陶骏，尹骁骐，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：