一种三相四开关型有源电力滤波器及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种三相四开关型有源电力滤波器及其控制方法，该有源电力滤波器包括逆变器，逆变器包括两个开关臂和一个直流电容支路，所述两个开关臂、直流电容支路并联，所述两个开关臂均由两个功率开关串联组成；所述逆变器通过输出滤波器并联接入三相电网与三相负载之间；其控制方法为基于二维隶属云模型的增量式PID控制方法；利用二维隶属云模型对增量式PID控制器的比例系数、积分系数和微分系数进行在线调整，提高了控制系统的响应性能。本发明能对各次谐波电流及无功电流进行动态实时治理，大大提高了系统的补偿性能，节约成本，更具工程实用性。
【专利说明】—种三相四开关型有源电力滤波器及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电力滤波器及控制方法，具体是一种三相四开关型有源电力滤波装置及其基于二维隶属云模型的增量式PID控制方法。
【背景技术】
[0002]电能是现代社会不可或缺的重要能源，电力可持续发展已成为实现社会经济可持续发展的基础，并在社会经济、能源与环境协调发展中起着重要的平衡作用。近年来，随着配电网中的整流器、变频器、电气化铁路等非线性负载的日趋增多，电网电流波形畸变、电压波动、三相不平衡等电能质量问题日益严重。如何发挥有源电力滤波器动态治理各次谐波的特点，提供可靠有效的电能质量，已成为谐波滤除的主要发展趋势。
[0003]有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波和补偿无功功率的新型电力电子装置，其基本工作原理是从补偿对象即谐波源中检测出需要补偿的分量，比如谐波电流或无功电流分量，由APF产生一个与被补偿分量大小相等方向或极性相反的补偿分量，使两者相互抵消，从而使电网电流只含基波分量，重新成为正弦电流。APF在上个世纪六七十年代就已提出并确立了 APF较为完整的概念和主电路的拓扑结构。进入80年代以后，由于新型电力半导体开关器件的出现，PWM控制技术的发展，以及Akagi H等学者基于瞬时无功功率理论的谐波电流瞬时检测方法的提出，APF得以迅速发展。作为一种新型电力电子装置，有源电力滤波器工作性能决定于主电路构成元件及其控制系统，当滤波器主电路确定后，控制方法成为决定其输出性能和效率的关键。
[0004]在有源电力滤波器传统控制理论中，线性系统的控制理论比较成熟，对于非线性系统也有一定的处理办法，但是效果还是差强人意，而且方法比较复杂。对于控制模型模糊或者具有严重的不确定性，传统的控制方法都难于对它们进行控制。而且由于采样、计算的延时，以及其它原因，使得APF所发出的电流与所需的补偿电流之间必然有误差。为了消除这些不足，达到精确补偿，有必要引入一些智能控制策略来进行控制。
[0005]研究不同电能质量补偿器的结构特点，提出高效无功与谐波混合控制系统新型拓扑结构及其控制方法，无疑将有利于配电网电能质量的全方位提高，促进节能降耗的实施。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种三相四开关型有源电力滤波器及其控制方法，较好地治理电网中的谐波，补偿大容量的无功功率；由于逆节约成本，确保有源电力滤波器具有较好的抑制谐波和补偿无功功率的性能。
[0007]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种三相四开关型有源电力滤波器，包括逆变器，所述逆变器包括两个开关臂和一个直流电容支路，所述两个开关臂、直流电容支路并联，所述两个开关臂均由两个功率开关串联组成；所述逆变器通过输出滤波器并联接入三相电网与三相负载之间。
[0008]本发明还提供了一种上述三相四开关型有源电力滤波器的控制方法，包括以下步骤:
[0009]I)采用Ziegler-Nichols方法求解增量式PID控制器的比例系数KP、积分系数K1和微分系数Kd的初始值K; <和Kd
[0010]2)将三相电网a相电压Usa通过锁相环PLL电路，获取角度ω t，得到
正弦信号sincot和余弦信号coscot，确定矩阵C:
【权利要求】
1.一种三相四开关型有源电力滤波器，包括逆变器，其特征在于，所述逆变器包括两个开关臂和一个直流电容支路，所述两个开关臂、直流电容支路并联，所述两个开关臂均由两个功率开关串联组成；所述逆变器通过输出滤波器并联接入三相电网与三相负载之间。
2.—种权利要求1所述的三相四开关型有源电力滤波器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)采用Ziegler-Nichols方法求解增量式PID控制器的比例系数KP、积分系数K1和微分系数Kd的初始值4、<和竓； 2)将三相电网a相电压uSa通过锁相环PLL电路，获取角度《t，得到正弦信号sincot和余弦cos ω t，确定矩阵
3.根据权利要求2所述的三相四开关型有源电力滤波器的控制方法，其特征在于，所述步骤7)中，m = 49。
【文档编号】H02J3/18GK104022508SQ201410224793
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月26日 优先权日:2014年5月26日
【发明者】黎燕 申请人:中南大学