一种应用于多电平有源电力滤波器的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种应用于多电平有源电力滤波器的控制方法，属于谐波检测及谐波 治理领域。
【背景技术】
[0002] 近年来，大量的电力电子装置如电弧炉、电焊机和变频器等非线性负荷接入电网， 向电网中注入了大量的谐波和冲击性无功功率，导致了电网电压和电流波形的失真，严重 影响了供电质量，有源电力滤波器能动态抑制谐波和补偿无功，被公认为是解决电力系统 谐波问题的最有效手段；
[0003] 在目前现有的补偿技术中，在使用有源电力滤波器对谐波进行检测和实时补偿 时，不可避免的会产生延时，它不仅会严重影响谐波的检测和补偿效果，而且会降低系统的 稳定性；而滞环电流控制虽然补偿速度快精度高，但该技术由于受开关频率的限制，不适用 于多电平的场合，不利于提高电平级数W及系统的容量；而已有的预测电流控制方法，为 获取补偿谐波电流所需的指令信号，所采集的样本信号值都是从负载侧测得，所需传感器 较多，且补偿算法不精确。
【发明内容】
[0004] 针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种应用于多电平有源电力滤波器的 控制方法-预测电流控制法，本发明所述的控制方法为获取补偿谐波电流所需的指令信 号，所采集的样本信号值不是从负载侧测得，而是从电源端较方便的测得所需样本信号， 该方法可W有效地实现对非线性、时变性和不确定性信号的预测，同时大多数电力负荷和 各种变流装置属于可预测性负荷，因此可W采用该方法来解决有源电力滤波器数字控制系 统的延时问题，且可应用于大功率场合，该方法控制精度高，响应速度快。
[0005] 本发明的技术方案为：
[0006] 一种应用于多电平有源电力滤波器的控制方法，在解决有源电力滤波器对谐波进 行检测和实时补偿时的延时，从间接电流控制和预测谐波电流控制两个方面分别控制基波 有功无功和谐波电流，其中预测谐波电流控制具体的作法为：
[0007] 在基于瞬时无功理论检测法的基础上，将得到网侧瞬时基波电流分量i,d。、isdb、iw。，在高速采样系统中当前的采样值可w约等于下一个采样值，即1^。化+1) >if。化)，式中 if"(k)为在k时刻谐波源电流的输入有功分量，即为负载基波电流，而当前负载基波电流 近似等于当前网侧基波电流值iw。化)，最终可W得到两个样本之间的补偿误差，即为当前 网侧电流值i,。似与当前网侧基波电流值似之差，再将所得的电流误差信号乘W比例 系数K转化为电压信号，所得到的参考电压值作为指令信号，经过脉冲宽度调制方式产生 驱动信号，W达到补偿谐波电流的目的。
[000引 i,d"(k+l) >if。似的成么是因为此时有源电力滤波器（AP巧输出的谐波补偿 电流ihn与谐波源产生的谐波大小相同方向相反，谐波电流被补偿后网侧电流只含有负 载的有功电流，此时可w认为电网侧电流近似等于负载侧基波电流分量，则负载侧电流与 电网侧电流之差即为谐波电流ihn;在数字离散控制系统中，ilJ勺导数等于下一个状态值 ihn(k+l)和当前值iiJk)之差，下一采样值网侧基波电流i,d"(k+l)可W近似等于下一采样 值负载基波电流。
[0009] 本发明的有益好处：
[0010] 1、获取采样信号所需传感器较少；
[0011] 2、可用来解决有源电力滤波器数字控制系统的延时问题；
[0012] 3、该算法将补偿电流指令变换为电压指令且与模块数无关；
[0013] 4、采用该控制算法的多电平多模块结构的有源滤波器系统可应用在高压大容量 场合并且该控制算法不会随着模块数的增加而变复杂；
[0014] 5、仿真和实验结果表明该算法能够快速跟踪和补偿负载崎变电流，谐波抑制效果 良好，控制精度高，响应速度快。
【附图说明】
[0015] W下结合附图和【具体实施方式】进一步说明本发明。
[0016] 图1是本发明的控制系统框图；
[0017] 图2是本算法的仿真验证图，其中a图是补偿前负载侧电流波形，b图是逆变器输 出的补偿电流波形，C图是补偿后网侧电流波形。
【具体实施方式】
[001引图1分为两个模块，模块1为有功无功控制，其中V,a、V,b、Vw为电源侧S相电网电 压，i。、ib、i。是整流器网侧^相电流，id和iq分别代表补偿电流的有功分量和无功分量， iw和iW是整流器侧补偿电流经过旋转坐标变换和低通滤波后代表补偿电流基波分量的直 轴d分量和交轴q分量，Vd。是整流器直流侧电容上的电压，V是其参考值，i化是控制整 流器直流侧电压稳定的电流参考值，Vd和Vg分别代表整流器侧基波网压经过旋转坐标变换 后的直轴电压分量和交轴电压分量，W是电网频率，V。,、Vbf、V。,分别是V d、V。经过旋转坐标 逆变换得到的S相交流电压控制信号；同理，模块2中i,。、i,b、is。是电源侧S相电网电流， isd、is。是S相电网电流d-q分解后得到的d轴电流分量和q轴电流分量，i和iwf分别表 示电源侧电网电流基波有功分量和电流基波无功分量，i,d。、isdb、isd。分别表示电源侧电网 =相基波电流交流量，经过一定的数量转换后变为=相基波电压交流分量Vka、Vkb、Vk。，最终 得谐波补偿电压信号Vh。、Vhb、Vh。，和有功无功控制信号加和即得到既可W谐波补偿又可W 有功无功控制的电压控制信号Vt。、Vtb、Vt。；
[0019] 模块一：间接电流控制算法（基波有功无功控制）
[0020] 步骤1、将网侧S相电流进行dq变换到该坐标系下有功和无功分量，同时利用S 相锁相环（PLL)对网侧电压vsa、vsb、VSC进行锁相W获得相位信息，根据锁相得到的相位 信息，得到崎变的负载电流分解有功电流、无功电流和谐波电流，其表达式为
[0021]
【主权项】
1. 一种应用于多电平有源电力滤波器的控制方法，在解决有源电力滤波器对谐波进行 检测和实时补偿时的延时，从间接电流控制和预测谐波电流控制两个方面分别控制基波有 功无功和谐波电流，其中间接电流控制采用传统的三相dq解耦控制，而预测谐波电流控制 具体的作法为： 在基于瞬时无功理论检测法的基础上，将得到网侧瞬时基波电流分量isda、isdb、isd。，在 高速采样系统中当前的采样值可以约等于下一个采样值，即isdn(k+l) ~im(k)，式中im(k) 为在k时刻谐波源电流的输入有功分量，即为负载基波电流，而当前负载基波电流近似等 于当前网侧基波电流值isdn(k)，最终可以得到两个样本之间的补偿误差，即为当前网侧电 流值isn(k)与当前网侧基波电流值isdn(k)之差，再将所得的电流误差信号乘以比例系数K 转化为电压信号，所得到的参考电压值作为指令信号，经过脉冲宽度调制方式产生驱动信 号，以达到补偿谐波电流的目的。
【专利摘要】本发明提供一种应用于多电平有源电力滤波器的控制方法，在解决有源电力滤波器对谐波进行检测和实时补偿时的延时，从间接电流控制和预测谐波电流控制两个方面分别控制基波有功无功和谐波电流。本发明方法可以有效地实现对非线性、时变性和不确定性信号的预测，同时大多数电力负荷和各种变流装置属于可预测性负荷，因此可以采用该方法来解决有源电力滤波器数字控制系统的延时问题，且可应用于大功率场合，该方法控制精度高，响应速度快。
【IPC分类】H02J3-01
【公开号】CN104767202
【申请号】CN201510181299
【发明人】舒泽亮, 周棋, 秦斌, 张自伟
【申请人】西南交通大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月17日