专利名称：三相四线有源滤波器开关信号预测控制方法
技术领域：
本发明属于有源滤波技术，涉及一种三相四线有源滤波器开关信号预测控制方法。
背景技术：
随着家用电子设备的普及，配电网电能质量受到严重的影响，特别是家用电器设备广泛使用整流器变流供电，对配电网带来了大量的谐波污染，必须予以治理。对谐波的治理主要有无源滤波器、有源滤波器和混合型滤波器。并联无源滤波器是最简单的谐波治理方法，但只能对特定次谐波有较好的滤波效果，滤波频带很窄。无源滤波器是一种电力电子装置，能补偿任意频率和大小的谐波，补偿特性不受电网阻抗和频率变化的影响，是一种理想的谐波补偿装置，但受限于电力电子器件容量的影响，很难直接应用到高压系统中。混合型滤波器兼顾了无源滤波器和有源滤波器的优点，利用无源部分滤除大部分谐波，而有源部分主要用来改善无源部分的滤波性能。在配电网中，电压等级低、电流小，更加适合于直接采用有源电力滤波器，这是由于无源滤波器的价格正逐步上升，而小容量的电力电子器件价格却在稳步下降，直接使用有源电力滤波器在成本上更有优势，同时又具有更好的滤波性能。对于配电网三相四线有源电力滤波器，由于需要治理的谐波频带很宽(一般要求从2次谐波到50次谐波)，必须保证控制器在宽频范围了都有较大的增益，传统的PI控制很难满足。为此，必须将2到50次谐波分别检出，然后针对每次谐波单独设计控制器，这使得控制器将会变得非常复杂，难以保证系统的响应速度，如果还要进行不平衡补偿，则必须三相分别控制，更加加重了控制器的负担。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种三相四线有源滤波器开关信号预测控制方法，该三相四线有源滤波器开关信号预测控制方法根据有源滤波器的单相状态预测下一控制周期的开关状态，易于实施，响应速度快。发明的技术解决方案如下—种三相四线有源滤波器开关信号预测控制方法，所述的三相四线有源滤波器由双电容、三电平逆变桥和两级LC输出滤波器组成；双电容为第一电容和第二电容组成的串联支路；第一电容与第二电容的连接点接三相四线电网的中线；双电容与三电平逆变桥的三个桥臂并联，三电平逆变桥的输出端经两级LC输出滤波器与电网连接；两级LC输出滤波器为前级LC输出滤波器和后级LC输出滤波器；对A、B、C三相采用分相控制，包括以下步骤步骤I :采集信号，并计算参考电流信号IMf 所采集的信号包括三电平逆变桥的输出电压Uinv，电网电压Us，前级输出滤波器中电感上的电流Iinv、前级输出滤波器中电感上的电流Iy前级输出滤波器中电容输出的电流Ια、后级输出滤波器中电容输出的电流Ια，第一电容电压Umi和第二电容电压Um2 ；参考电流信号的计算公式为U = Ipref*sin t+Idc_pref/3+Ih ；其中Ih为负载谐波电流，通过对负载电流进行同步变换得到；Ipref为Ua^Um2-Ulltaf经第一 PI控制器后的输出量；其中Ulltof为电容电压参考值UD&rf取700-800之间的一个值，可设置为800V，设为700也可以，只是影响调制系数ω为电网电压基波频率；Idc_pref为用于稳定电容电压的有功电流，Ide-Pref为Umi-Um2经第二 PI控制器的输出量;步骤2 :计算下一控制周期的开关时间Τκ+1 ；
权利要求
1.一种三相四线有源滤波器开关信号预测控制方法，所述的三相四线有源滤波器由双电容、三电平逆变桥和两级LC输出滤波器组成；双电容为第一电容和第二电容组成的串联支路；第一电容与第二电容的连接点接三相四线电网的中线；双电容与三电平逆变桥的三个桥臂并联，三电平逆变桥的输出端经两级LC输出滤波器与电网连接；两级LC输出滤波器为前级LC输出滤波器和后级LC输出滤波器； 其特征在于，对A、B、C三相采用分相控制，包括以下步骤 步骤I :采集信号，并计算参考电流信号Iref 所采集的信号包括三电平逆变桥的输出电压Uinv，电网电压Us，前级输出滤波器中电感上的电流Iinv、前级输出滤波器中电感上的电流L、前级输出滤波器中电容输出的电流Ia、后级输出滤波器中电容输出的电流lea，第一电容电压 Ucm和第二电容电压Ucd2 ； 参考电流信号的计算公式为Iref = Ipref*sin CO t+Idc_pref/3+Ih ; 其中 Ih为负载谐波电流，通过对负载电流进行同步变换得到；IpMf为Ua^Um2-UDtaf经第一PI控制器后的输出量；其中Ulltof为电容电压参考值； 为电网电压基波频率； Idc-Pref为用于稳定电容电压的有功电流，Idc-pref为Umi-Um2经第二 PI控制器的输出量； 步骤2 :计算下一控制周期的开关时间Tk+1 ；
2.根据权利要求I所述的三相四线有源滤波器开关信号预测控制方法，其特征在于，对于最终得到的Tk+1，如果Tk+1 > O，表示下一个周期内，应控制逆变器输出正电平Tk+1时间，输出O电平T-Tk+1时间； 如果Tk+1 = O，则表示下一个控制周期内，逆变器的输出全为O ; 如果Tk+1 < 0,则表不下一个控制周期内，逆变器的输出负电平Tk+1时间，输出0电平t-tk+1 时间。
3.根据权利要求I所述的三相四线有源滤波器开关信号预测控制方法，其特征在于，第一 PI控制器参数为比例系数取0.01，积分系数取1，第二 PI控制的参数为比例系数取.0.I，积分系数取100。
全文摘要
本发明公开了一种三相四线有源滤波器开关信号预测控制方法，包括以下步骤步骤1采集信号，并计算参考电流信号Iref参考电流信号的计算公式为Iref＝Ipref*sinωt+Idc-pref/3+Ih；步骤2计算下一时刻的开关时间TK+1；或采用下式计算步骤3根据TK+1控制三电平逆变桥中的每相的开关器件。该三相四线有源滤波器开关信号预测控制方法根据有源滤波器的单相状态预测下一控制周期的开关状态，易于实施，响应速度快。
文档编号H02J3/01GK102638044SQ20121011301
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月17日 优先权日2012年4月17日
发明者周贤正, 朱文杰, 罗安, 荣飞, 谢三军 申请人:湖南大学