有源电力滤波器及其电流控制方法技术

本发明专利技术公开了一种有源电力滤波器及其电流控制方法，可以解决现有的有源电力滤波器存在的滤波效果差等缺陷。所述有源电力滤波器包括：电流检测单元，用于检测电网中的负载电流和有源电力滤波器输出到电网中的实际补偿电流；指令电流计算单元，用于根据所述负载电流确定理想补偿电流，根据所述理想补偿电流以及所述实际补偿电流和理想补偿电流的偏差关系，计算补偿电流指令信号；电流跟踪控制单元，用于根据所述补偿电流指令信号，生成相应的开关脉冲控制信号；驱动单元，用于对所述开关脉冲控制信号进行功率放大；滤波器主电路，用于根据所述功率放大后的开关脉冲控制信号，生成相应的实际补偿电流并输出到电网中，对电网中的负载电流进行补偿。

【技术实现步骤摘要】
有源电力滤波器及其电流控制方法
本专利技术属于电力
，尤其涉及有源电力滤波器及其电流控制方法。
技术介绍
劣质电能增加了电网的损耗，并且影响负载设备的正常运行，有源电力滤波作为谐波抑制的先进技术手段，当前受到了电力系统的广泛重视和研究。有源电力滤波器可通过电流互感器检测负载电流，并通过内部计算，提取出负载电流中的谐波成分，然后通过PWM（PulseWidthModulation，脉冲宽度调制）信号控制逆变器产生一个和负载谐波电流大小相等，方向相反的谐波电流作为补偿电流注入到电网中，达到滤波的目的。实践发现，现有的有源电力滤波器产生的补偿电流与负载谐波电流往往会有较大的偏差，不能很好的达到滤波目的。并且，现有的有源电力滤波器通常还具有难以对具体应用选取匹配参数，难以快速准确的提取畸变电流，难以有效应对非线性负载等问题。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种有源电力滤波器及其电流控制方法，旨在解决现有的有源电力滤波器存在上述缺陷。本专利技术实施例是这样实现的，一种有源电力滤波器，可包括：电流检测单元，用于检测电网中的负载电流和有源电力滤波器输出到电网中的实际补偿电流，并将所述负载电流和实际补偿电流转换为数字信号输出到指令电流计算单元；所述指令电流计算单元，用于根据所述负载电流确定理想补偿电流，根据所述理想补偿电流以及所述实际补偿电流和理想补偿电流的偏差关系，计算补偿电流指令信号；电流跟踪控制单元，用于根据所述补偿电流指令信号，生成相应的开关脉冲控制信号；驱动单元，用于对所述开关脉冲控制信号进行功率放大；滤波器主电路，用于根据所述功率放大后的开关脉冲控制信号，生成相应的实际补偿电流并输出到电网中，对电网中的负载电流进行补偿。一种有源电力滤波器的电流控制方法，可包括：电流检测单元检测电网中的负载电流和有源电力滤波器输出到电网中的实际补偿电流，并将所述负载电流和实际补偿电流转换为数字信号输出到指令电流计算单元；所述指令电流计算单元根据所述负载电流确定理想补偿电流，根据所述理想补偿电流以及所述实际补偿电流和理想补偿电流的偏差关系，计算补偿电流指令信号；电流跟踪控制单元根据所述补偿电流指令信号，生成相应的开关脉冲控制信号；驱动单元对所述开关脉冲控制信号进行功率放大；滤波器主电路根据所述功率放大后的开关脉冲控制信号，生成相应的实际补偿电流并输出到电网中，对电网中的负载电流进行补偿。本专利技术实施例与现有技术相比，有益效果在于：计算补偿电流指令信号时，考虑到了实际补偿电力和理想补偿电流的偏差关系，使得生产的实际补偿电流可以很好的抵消电网负载电流中的谐波成分，起到较好的滤波目的。并且，由于考虑到了实际补偿电力和理想补偿电流的偏差关系，可以较好对具体应用选取匹配参数，可快速准确的提取畸变电流，可有效应对非线性负载。附图说明图1是本专利技术实施例提供的有源电力滤波器的逻辑结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的有源电力滤波器的电路示意图；图3是本专利技术实施例提供的有源电力滤波器的系统控制原理图；图4是本专利技术实施例提供的有源电力滤波器的电流控制方法的流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参考图1，本专利技术实施例提供一种有源电力滤波器，可包括：电流检测单元110，用于检测电网中的负载电流和有源电力滤波器输出到电网中的实际补偿电流，并将所述负载电流和实际补偿电流转换为数字信号输出到指令电流计算单元120；所述指令电流计算单元120，用于根据所述负载电流确定理想补偿电流，根据所述理想补偿电流以及所述实际补偿电流和理想补偿电流的偏差关系，计算补偿电流指令信号；电流跟踪控制单元130，用于根据所述补偿电流指令信号，生成相应的开关脉冲控制信号；驱动单元140，用于对所述开关脉冲控制信号进行功率放大；滤波器主电路150，用于根据所述功率放大后的开关脉冲控制信号，生成相应的实际补偿电流并输出到电网中，对电网中的负载电流进行补偿。本专利技术一些实施例中，所述电流检测单元具体用于检测k时刻的负载电流和实际补偿电流；所述指令电流计算单元具体用于计算k+1时刻的补偿电流指令信号；所述滤波器主电路具体用于生成k+1时刻的实际补偿电流并输出到电网中，对电网中k+1时刻的的负载电流进行补偿。可选的，所述指令电流计算单元具体为数字信号处理器。下面，结合附图对本专利技术实施例的有源电力滤波器做进一步详细说明：本专利技术实施例的有源电力滤波器具体可为三相三线并联型有源滤波器，采用能够快速调节非线性谐波电流的控制方法，即，为基于空间电压矢量的重复预测无差拍控制策略，充分结合了空间电压矢量、重复控制、无差拍算法的优点，在提高直流电压利用率的同时采用重复原理对无差拍指令电流进行预测，可提高无差拍控制的效果。请参考图2，其中，Us为交流电源，负载为谐波源，L（包括La、Lb、Lc）为滤波器交流侧输出电感，R为线路等效电阻，Udc为滤波器直流侧储能电压值，Is（包括Isa、Isb、Isc）为电网端电流，Il（包括Ila、Ilb、Ilc）为滤波器交流侧电流。本专利技术实施例有源电力滤波器的工作原理如下：电流检测单元通过电压电流互感器来检测信号，包括采集网侧电压、负载电流、滤波器直流侧电压以及滤波器输出的补偿电流等，电流检测单元还通过信号调理电路将检测到的上述模拟信号的幅值范围调节到数字处理器（DigitalSignalProcessing，DSP）的工作电压范围内，将这些调理后的模拟量转化为数字量，输出到DSP。DSP作为指令电流计算单元的运算核心，根据有源滤波器的补偿目标（即，与负载电流中的谐波电流大小相同极性相反的电流），计算出所需的补偿电流指令信号，计算时需要考虑所需补偿量（即理想补偿电力）与实际补偿量（即实际补偿电流）之间的偏差关系；电流跟踪控制单元根据补偿电流指令信号生成并输出合适的开关控制脉冲信号，由驱动单元对该开关控制脉冲信号进行功率放大，该功率放大后开关控制脉冲信号用于驱动滤波器主电路中的功率器件，生成最终的补偿电流，使最终得出的补偿电流时刻跟随指令电流，对负载电流进行补偿（即滤波），滤除负载电流中的谐波成分。这样网侧就得到了理想的电流波形。本实施例的有源电力滤波器采用一种基于空间电压矢量的重复预测无差拍控制算法，进行上述处理，可在提高直流电压利用率的同时采用重复控制原理对无差拍指令电流进行预测，进而提高无差拍控制的效果。为了使每一个采样点上系统的实际输出都与其期望输出完全相同，也即实际输出量与期望在幅值和相位上完全契合，而且实现无误差跟踪的过渡过程没有任何的时间延迟。本专利技术实施例有源电力滤波器的系统控制原理如图3所示：三相三线有源电力滤波器的无差拍控制算法期望控制量与指令电流量之间的关系如图3所示，图中X（k+1）为当前补偿电流指令信号，此时为差一拍控制，如果在k采样时刻预测出k+1采样时刻的电流量，即可得到满足无差拍控制所需的控制量Uc（k），再经过空间矢量PWM算法合成该指令信号，即可实现无差拍控制。基于内模原理，以及有源电力滤波器指令电流的特点，本专利技术采用重复校正算法对指令电流进行预测，其流程为：当检测到存在预测误本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源电力滤波器，其特征在于，包括：电流检测单元，用于检测电网中的负载电流和有源电力滤波器输出到电网中的实际补偿电流，并将所述负载电流和实际补偿电流转换为数字信号输出到指令电流计算单元；所述指令电流计算单元，用于根据所述负载电流确定理想补偿电流，根据所述理想补偿电流以及所述实际补偿电流和理想补偿电流的偏差关系，计算补偿电流指令信号；电流跟踪控制单元，用于根据所述补偿电流指令信号，生成相应的开关脉冲控制信号；驱动单元，用于对所述开关脉冲控制信号进行功率放大；滤波器主电路，用于根据所述功率放大后的开关脉冲控制信号，生成相应的实际补偿电流并输出到电网中，对电网中的负载电流进行补偿。

【技术特征摘要】
1.一种有源电力滤波器，其特征在于，包括：电流检测单元，用于检测电网中的负载电流和有源电力滤波器输出到电网中的实际补偿电流，并将所述负载电流和实际补偿电流转换为数字信号输出到指令电流计算单元；所述指令电流计算单元，用于根据所述负载电流确定理想补偿电流，根据所述理想补偿电流以及所述实际补偿电流和理想补偿电流的偏差关系，计算补偿电流指令信号；电流跟踪控制单元，用于根据所述补偿电流指令信号，生成相应的开关脉冲控制信号；驱动单元，用于对所述开关脉冲控制信号进行功率放大；滤波器主电路，用于根据所述功率放大后的开关脉冲控制信号，生成相应的实际补偿电流并输出到电网中，对电网中的负载电流进行补偿；其中，所述电流检测单元具体用于检测k时刻的负载电流和实际补偿电流；所述指令电流计算单元具体用于计算k+1时刻的补偿电流指令信号；所述滤波器主电路具体用于生成k+1时刻的实际补偿电流并输出到电网中，对电网中k+1时刻的负载电流进行补偿；所述指令电流计算单元具体为数字信号处理器。2.一种有源电力滤波器的电流控制方法，其特征在于，包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：翦志强，曹红喜，韦振杰，
申请(专利权)人：深圳市金宏威技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44